DE4209649C2

DE4209649C2 - Mehrstufiger hydraulischer Druck-Zylinder

Info

Publication number: DE4209649C2
Application number: DE4209649A
Authority: DE
Inventors: Heinz Guido
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: KR100279336B1; TR28546A; CN1032713C; RU2089757C1; EP0587848A1; CN1086588A; DE4209649A1; WO1993019302A1; JPH06508424A

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen hydraulischen Druck-Zylinder und ein Verfahren zum Bewegen von Lasten mit verschiedenen Belastungsgraden und Hubwegen, insbeson dere zum Ausdrücken und Heben einer Bodenelektrode aus dem Ofenherd eines Gleichstrom-Lichtbogenofens, wobei der hydraulische Druckzylinder drei Druckstufen mit Druckmedienanschlüssen für das Bewegen des Zylinder rohres und der Teleskop-Zylinderrohre aufweist.

Mehrstufige hydraulische Zylinder zum Bewegen von Lasten sind grundsätzlich bekannt. Teleskopzylinder bekannter Bauarten weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie zusätzlich zu der Zylinderbaulänge noch Platz für die erforderliche Tragkonstruktion benötigen. Darüber hinaus müssen alle Bauteile des Teleskop-Zylinders so gestaltet sein, daß sie die Kräfte aufnehmen können, die von einer jeden Zylinderstufe erzeugt werden. Bei einem großen Kraftunterschied zwischen den einzelnen Zylinderstufen führt diese Eigenart der Teleskop- Zylinder zwangsläufig zu einer aufwendigen konstruk tiven Gestaltung des Zylinders.

Ein aus der DE 26 26 606 A1 bekannter Druckzylinder zeichnet sich dadurch aus, daß ein erster äußerer Druckzylinder, der als Hohlkolbenzylinder ausgebildet ist, als stationärer, d. h. feststehender Zylinder in einem Gehäuse befestigt ist. In dem stationären Zylinderrohr bewegt sich ein erster Kolben mit einer daran befestigten Kolbenstange.

Diese Kolbenstange ist zugleich als Zylinderrohr für den zweiten Druckzylinder ausgebildet, in dem sich ein weiterer Kolben der zweiten Kolbenstange bewegt, die in einem Flanschring mit einem Führungsflansch gleitet. Die Last wird bei diesem Druckzylinder ausschließlich von der zweiten Kolbenstange getragen.

Aus der DE 36 22 424 A1 ist ein zweistufiger Teleskop- Zylinder bekannt, der aus einem ersten Grundzylinder mit Druckraum und Ringraum, einem ersten Kolben mit dem Druckraum der ersten Stufe und einem weiteren Kolben mit dem Innenraum der zweiten Stufe besteht. Der Ring raum der ersten Stufe und der Innenraum der zweiten Stufe sind dabei volumengleich.

Obwohl dieser zweistufige Teleskop-Zylinder entsprechend der Ausführung jede beliebige Fahrweise gestattet, kann mit diesem Teleskop-Zylinder die gestellte Aufgabe nicht gelöst werden. Es können weder unterschiedliche Drücke in den beiden Stufen erzeugt werden, um Lasten mit verschiedenen Belastungsgraden und Hubwegen zu bewegen, noch zeichnet sich dieser Teleskop-Zylinder durch eine kompakte Bauform bzw. geringe Bauhöhe aus.

Aus der US-4.726.281 ist ein mehrstufiger hydraulischer Druckzylinder mit drei Druckstufen bekannt, der aus einem ersten äußeren Zylinderrohr mit geschlossenen Bodenkolben und Druckmedienanschlüssen für diese erste Stufe besteht. In diesem Kolben sind die Zylinderkolben der zweiten und dritten Stufe eingefügt, wobei der innere, dritte Kolben mit Druckmedienanschlüssen für die zweite und dritte Stufe verbunden ist.

Der mehrstufige Druckzylinder wird durch eine Hydraulikpumpe mit zwei Ausgängen versorgt, wobei zwischen den Druckmedienanschlüssen des äußeren, erste Zylinderrohres und den Druckmedienanschlüssen des inneren, dritten Zylinderrohres jeweils ein Drei-Wege- Ventil angeordnet ist.

Durch die unterschiedliche Länge der drei Zylinder kolben und durch die an den Zylinderenden angebrachten Abschlußringe können die Zylinderkolben der drei Stufen nicht vollständig ineinander gefahren werden, sie erreichen vielmehr nur einen sogenannten treppen förmigen Endzustand, bei der die Lasten einmal auf der einen Seite des ersten äußeren Zylinders in einer Zugöse und auf der gegenüberliegenden Seite des inneren, dritten Zylinderkolbens angreifen.

Auch mit diesem mehrstufigen Druckzylinder kann die gestellte Aufgabe nicht gelöst werden, obwohl unter schiedliche Drücke in der ersten bzw. zweiten und dritten Stufe erzeugt werden können. Der Lastangriffs punkt liegt jedoch nur an dem inneren, schmalsten, dritten Zylinderrohr.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mehrstufigen hydraulischen Zylinder der Art zu schaffen, der Lasten mit verschiedenen Belastungsgraden und Hubwegen bewegt, der eine kompakte Bauform aufweist und eine möglichst geringe Bauhöhe besitzt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 3 angegeben sind.

Anspruch 2 stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.

Erfindungsgemäß wird somit ein mehrstufiger hydraulischer Zylinder geschaffen, der in der ersten Hubstufe einen hohen Druck bei kurzem Hubweg erzeugen kann. Diese erste Hubstufe basiert auf dem an sich bekannten Prinzip des Hohlkolbenzylinders, wobei die Last auf einem Hohlkolben aufgelagert ist. Dieser Hohlkolben ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß er gleichzeitig das Zylinderrohr des in seinem Inneren angeordneten mehrstufigen Teleskopzylinders darstellt.

Im Betriebszustand bewegt eine Druckbeaufschlagung am Anschlußstutzen der ersten Hubstufe bei einer anfäng lichen Hubbewegung eine große Last. Diese Last besteht aus einem Eigengewicht, vergrößert um ein bestimmtes Losbrechmoment aus einem fest verbundenen Verband, der Feuerfest-Ausmauerung im Herdboden eines Lichtbogen ofens. Nach Beendigung des kurzen Hubes innerhalb der ersten Hubstufe ist das Losbrechmoment überwunden. In der nächsten oder übernächsten Stufe der Hubbewegung wird nur noch die Last, d. h. das Eigengewicht, allein bewegt. Hierzu werden die entsprechenden Hubstufen II und III am Druckmediumanschluß druckbeaufschlagt. Danach fährt der Kolben der Hubstufe III bis gegen die Last und übernimmt diese von dem Zylinderrohr der ersten Hubstufe. Die Hubstufen II und III fahren aus und bewegen die Last schließlich bis in ihre Endstellung.

Beim Zurückfahren bzw. Absenken des erfindungsgemäßen dreistufigen Hubzylinders sind nur niedrige Gegendrücke bzw. Lasten aufzunehmen, um in die gewünschte Endposition zurückzufahren.

Ein solcher mehrstufiger hydraulischer Zylinder kann als dreistufiges Hubsystem beispielsweise an einem Gleichstrom-Lichtbogenofen eingesetzt werden, um eine ca. 26,0 Tonnen schwere Bodenelektrode nach entsprechendem Verschleiß bzw. Abbrand aus dem mit Feuerfestmaterial ausgekleideten Herdboden des Ofens herauszudrücken und somit in das Innere des Ofenraumes hineinzubewegen.

Der aufzuwendende Druck der ersten Hubstufe des insgesamt dreistufigen Hubsystems kann bis zu ca. 100 t betragen, um die mit dem Herdboden fest versinterte und eingestampfte Bodenelektrode zu lösen und um ca. 300 mm anzuheben. In der zweiten und dritten Hubstufe kann die losgelöste Bodenelektrode durch die beiden inneren Hubzylinder (Hubstufen II und III) um ca. 2000 mm angehoben werden, um von einem anderen Hebezeug, beispielsweise einem Hallenkran, aufgenommen und zu einem Abstell- bzw. Reparaturplatz in der Halle des Stahlwerkes gefahren und dort abgesetzt zu werden.

In den Figuren ist die Erfindung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt des dreistufigen Hubzylinders in eingefahrenem Zustand,

Fig. 2 einen Schnitt des dreistufigen Hubzylinders mit ausgefahrener Stufe I,

Fig. 3 einen Schnitt des dreistufigen Hubzylinders im ausgefahrenen Zustand und

Fig. 4 die Anordnung der dreistufigen Hubzylinder unterhalb der Bodenelektrode eines Gleichstrom-Lichtbogenofens.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten mehr stufigen hydraulischen Druckzylinder handelt es sich um einen dreistufigen Zylinder, der aus einer ersten Zylinderrohrstufe I besteht, die als Hohlkolbenzylinder mit einem ersten Zylinderrohr (1), einer Kolbenscheibe (2) und mit einem zweiten Zylinderrohr (3) als Hohl kolbenstange ausgebildet ist.

In dem zweiten Zylinderrohr (3) sind ein erstes Zylinderrohr (4) und ein zweites Zylinderrohr (6) als Teleskop-Zylinder angeordnet.

Das zweite Zylinderrohr (3) weist eine Hubbegrenzung (5) für das erste Teleskop-Zylinderrohr (4) der Hubstufe II auf dieses erste Teleskop-Zylinderrohr (4) weist wiederum eine Hubbegrenzung (7) für den zweiten Teleskop-Zylinder (6) der Hubstufe III auf.

An dem ersten Zylinderrohr (1) sind Druckmedienan schlüsse (8) für das Heben und (9) für das Senken der Hubstufe I vorgesehen. Die entsprechenden Druckmedien anschlüsse (10), (11) für das Druckmedium für die Hubstufen II und III befinden sich für das Heben (10) unterhalb des zweiten Zylinderrohres (3) und für das Senken (11) seitlich im oberen Bereich des zweiten Zylinderrohres (3).

Mit (13) ist eine stationäre Abstützung am unteren Teil des Gleichstrom-Lichtbogenofens bezeichnet, auf der sich das erste Zylinderrohr der Hubstufe I abstützt.

Fig. 1 zeigt den mehrstufigen Druckzylinder in eingefahrenem Zustand, die Kolbenscheibe (2) befindet sich im unteren Teil des ersten Zylinderrohres (1), das zweite Zylinderrohr (3) befindet sich unmittelbar unter der Last (12).

Das erste Teleskop-Zylinderrohr (4) sowie das zweite Teleskop-Zylinderrohr (6) sind drucklos und befinden sich jeweils auf dem Boden der sie umgebenden Zylinder rohre (3) und (4).

In Fig. 2 erkennt man, daß der mehrstufige Druckzylinder in Hubstufe I nach oben ausgefahren ist, die Kolbenscheibe (2) befindet sich im oberen Teil des ersten Zylinderrohres (1), die Last (12) ruht aus schließlich auf dem zweiten Zylinderrohr (3). Die beiden innen angeordneten Teleskop-Zylinderrohre (4) und (6) befinden sich in Ruheposition.

Fig. 3 zeigt den dreistufigen Hubzylinder im voll ausgefahrenen Zustand, d. h. hier sind alle Teleskop- Zylinderrohre (3, 4, 6) bis zu ihren Hubbegrenzungen (5, 7) sowie an die Oberkante von (1) ausgefahren. Die Last ruht jetzt ausschließlich auf dem Teleskop- Zylinder (6) der Hubstufe III.

In den Fig. 1 bis 3 ist allgemein die Anwendung des erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinders als Hubzylinder zum Losbrechen (Hubstufe I), zum Heben (Hubstufe II und III) und Absenken (Hubstufe I-III) einer Last (12) dargestellt. Grundsätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für die Bewegung von Lasten in andere Richtungen verwenden.

Fig. 4 zeigt die Verwendung von einer Reihe von dreistufigen, hydraulischen Druckzylindern an einem praktischen Beispiel, nämlich zum Ausdrücken einer Bodenelektrode (14) aus dem Ofenherd (17) eines Gleichstrom-Lichtbogenofens (18) entsprechend dem Hinweis in der Beschreibungseinleitung.

Die Bodenelektrode (14) befindet sich im Herd eines Gleichstrom-Lichtbogenofens (18) und soll nach Verschleiß des feuerfesten Materials und der Metallstäbe durch eine neue oder überholte Bodenelektrode (14) ersetzt werden. Mit Hilfe der unterhalb des Ofengefäßes am Umfang der Boden elektrode (14) angeordneten mehrstufigen, hydraulischen Druckzylinder (16), die von unten gegen das Bodenblech (15) der Bodenelektrode (14) drücken, wird die Boden elektrode unter anfänglich hohem Gegendruck (Gewicht der Bodenelektrode ca. 26 t) nur in Hubstufe I inner halb des ersten Zylinderrohres (1) mit Druckmedium über die Druckmedienanschlüsse (8) und (9) beaufschlagt. Dadurch wird erreicht, daß die Bodenelektrode (14) aus dem Verbund mit dem sie umgebenden feuerfesten Material des Ofenherdes (17) losgebrochen wird. Anschließend heben die langhubigen Teleskop-Zylinder, wie unter Fig. 3 beschrieben, unter geringerem Gegendruck die Bodenelektrode (14) ins Innere des Ofengefäßes des Gleichstrom-Lichtbogenofens (18). Die verschlissene Bodenelektrode (14) kann sodann von einem nicht dargestellten Hebezeug aus dem Gleichstrom-Lichtbogen ofen (18) entnommen werden.

Bezugszeichenliste

1

Erstes Zylinderrohr, Hubstufe I

2

Kolbenscheibe des zweiten Zylinderrohres

3

Zweites Zylinderrohr, Hubstufe I

4

Erstes Teleskop-Zylinderrohr, Hubstufe II

5

Hubbegrenzung von Hubstufe II

6

Zweites Teleskop-Zylinderrohr, Hubstufe III

7

Hubbegrenzung von Hubstufe III

8

Druckmediumanschluß für Heben, Hubstufe I

9

Druckmediumanschluß für Senken, Hubstufe I

10

Druckmediumanschluß für Heben, Hubstufen II und III

11

Druckmediumanschluß für Senken, Hubstufen II und III

12

Last

13

Abstützung

14

Bodenelektrode eines Gleichstrom-Lichtbogenofens

15

Bodenblech von

14

16

Mehrstufige hydraulische Druckzylinder

17

Ofenherd

18

Gleichstrom-Lichtbogenofen

Claims

1. Mehrstufiger hydraulischer Druckzylinder zum Bewegen von Lasten mit verschiedenen Belastungs graden und Hubwegen, insbesondere zum Ausdrücken und Heben einer Bodenelektrode aus dem Ofenherd eines Gleichstrom-Lichtbogenofens, wobei der hydraulische Druckzylinder drei Druck stufen mit Druckmedienanschlüssen für das Bewegen des Zylinderrohres und der Teleskop-Zylinder rohre aufweist, dadurch gekennzeichnet,

1. daß in einem auf einer Abstützung (12) befestigten ersten Zylinderrohr (1) eine Kolbenscheibe (2) eines zweiten Zylinderrohres (3) hydraulisch bewegbar ist,
2. daß in einem zweiten Zylinderrohr (3) ein erstes Teleskop-Zylinderrohr (4) bewegbar ist,
3. daß dieses erste Teleskop-Zylinderrohr (4) zugleich der Zylinder für ein zweites Teleskop- Zylinderrohr (6) ist,
4. daß in der ersten Hubstufe die Last (12) auf dem Kopfende des zweiten Zylinderrohres (3) aufliegt und ausschließlich von diesem Zylinderrohr (3) angehoben wird,
5. daß sich die Teleskop-Zylinderrohre (4, 6) für die zweite und dritte Hubstufe im eingefahrenen, unbelasteten Zustand innerhalb des zweiten Zylinderrohres (3) befinden und
6. daß in der zweiten und dritten Hubstufe die Last (12) jeweils auf dem Kopfende des ersten Teles kop-Zylinderrohres (4) bzw. des zweiten Teleskop-Zylinderrohres (6) aufliegt und ausschließlich von dem jeweiligen Teleskop- Zylinderrohr (4 bzw. 6) angehoben wird,
7. daß Druckmedienanschlüsse (8, 9) für das Bewegen der Kolbenscheibe (2) des Zylinderrohres (3) und
8. daß Druckmedienanschlüsse (10, 11) für das Bewegen der Teleskop-Zylinderrohre (4, 6) angeordnet sind.

2. Mehrstufiger hydraulischer Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wirkfläche der kurzhubigen Kolbenscheibe (2) zur Wirkfläche des ersten lang hubigen Teleskop-Zylinderrohres (4) bzw. der ersten und zweiten langhubigen Teleskop-Zylinder rohre (4, 6) 2 : 1 bis maximal 5 : 1 beträgt.

3. Verfahren zum Bewegen einer Last, insbesondere der Bodenelektrode eines Gleichstrom-Lichtbogenofens, mit verschiedenen Belastungsgraden und unter schiedlichen Hubwegen mit Hilfe, eines dreistufigen hydraulischen Druckzylinders nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewegen der Last (12) unter anfänglich hohem Gegendruck, Hubstufe I, - Losbrechen der Bodenelektrode (14) aus dem Ofenherd - zuerst ausschließlich der auf einer Abstützung (13) befestigte, kurzhubige Druckzylinder (1, 2, 3) mit Druckmedium über die Druckmedienanschlüsse (8, 9) beaufschlagt wird, und daß danach zum Bewegen der Last (12) unter geringerem Gegendruck, Hubstufe II, - Anheben der Bodenelektrode (14) ins Innere des Ofengefäßes - das langhubige erste Teleskop-Zylinderrohr (4) bzw. die langhubigen ersten und zweiten Teleskop- Zylinderrohre (4, 6), Hubstufen II und III, mit Druckmedium über die Druckmedienanschlüsse (10, 11) beaufschlagt werden.