本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的优选用于升降机构的能够可变调整的故障缓冲器以及具有这种故障缓冲器的升降机构。
背景技术
所属类型的升降机构用于升起和降低舞台技术中的场景、小背景或者甚至演员。在正常运行中，在升降机构处出现静态力和动态力（加速力）。在载荷紧急停止的情况下，相比于在正常运行中，据此对升降机构和由此也对载荷产生了显著更高的负载。在紧急停止时产生的力是用于位于安全相关的区域内的所有构件的附加的设计标准。对于这些构件的计算证明必须除了正常运行中的负载之外也对于故障情况紧急停止中的负载执行。本发明的目的是开发一种系统，在故障情况中紧急停止时所述系统的负载最大对应于两倍的额定负载或者减速不超过特定的值。
在公开文件de102004205250a1中示出了各种升降机构以及尤其示出了用于这种升降机构的故障缓冲器。故障缓冲器缓冲了突然的故障情况-制动。所示出的故障缓冲器具有差动缸，升降机构的构件如此耦合到所述差动缸的活塞杆处，使得将拉动载荷传递给差动缸。差动缸的环形空间与囊式存储器连接。故障缓冲器被如此设计，使得在升降机构的正常运行中，当载荷仅引起正常外力时，在囊式存储器内不存在液压介质并且气泡位于内部。当行程路径由于故障情况而必须制动时，差动缸的活塞杆由于制动载荷的增大外力而被拉出，并且囊式存储器过渡性地填充有液压介质。
这种故障缓冲器的缺点是，故障缓冲器不能自动适配不同的制动负载和在故障情况中由此所产生的外力。
技术实现要素：
据此，本发明的目的是提供一种用于升降机构的故障缓冲器和相应的升降机构，其中，故障缓冲器能够容易地适配不同的外力。
所述目的通过具有专利权利要求1的特征的故障缓冲器和通过具有专利权利要求16的特征的升降机构来实现。
所要求保护的用于升降机构的故障缓冲器具有缓冲缸，所述缓冲缸具有带有缸活塞的缸壳体和紧固在所述缸活塞处的活塞杆。缓冲缸在其缸壳体处并且在活塞杆的外端段处分别具有用于缓冲缸的双侧的机械连接的耦合装置。在升降机构的正常运行中，在额定负载（包括正常运行中的所有静态力和动态力）以下，缓冲缸的缸活塞始终处于其正常运行位置上。所述正常运行位置能够通过机械止动件来限定。缓冲缸必须始终相对于在正常运行中的外力具有力平衡，或者在具有止动件的解决方案中优选地具有力过剩，这是因为否则载荷的运动连续性将恶化。在缓冲缸内的有待设定的压力从外力（包括在正常运行的所有静态力和动态力）以及在具有止动件的解决方案中优选的力附加以及用压力所加载的缸活塞的面积中计算。在所述升降机构的故障情况中，给升降机构的被紧固在耦合装置之一处的构件通过故障缓冲器附加地赋予了临时行程，并且因此缓冲了故障情况负载。
故障缓冲器还具有第一流体压力区域和气体压力区域，它们由第一分离元件彼此分开。两个压力区域串联连接，并且优选地共同通过缸活塞能够张紧。根据本发明，第一流体压力区域在正常运行中的外部载荷提高时通过阀装置与压力源能够连接，并且在正常运行中的外部载荷减小时与压力介质槽、例如储箱能够连接。因此在正常运行中缸压力能够与不同的外部载荷适配，从而在故障情况中，通过故障缓冲器对有限的减速的反作用的缓冲作用实现了故障情况负载。
因此，实现了在正常运行中根据本发明的故障缓冲器的缸压力的适配。在优选的构造方案中，缸压力的适配在静止的纯静态负载下进行，从而外部载荷只是静态载荷。用于正常加速度和正常减速的力附加（其中缓冲缸也应同样还没有移动）能够在计算上加到静态载荷的载荷力上。
在从属专利权利要求中说明了本发明的其它的有利的构造方案。
在所述阀装置的第一构造方案中，所述阀装置具有带有阀活塞的切换阀，所述阀活塞在中部位置中将压力介质源相对于第一流体区域截止。在第一切换位置中，压力介质源与第一流体区域连接。在第二切换位置中，第一流体区域与压力介质槽连接。优选阀体的中部位置被辅助以弹簧定心。
在阀装置的第二构造方案中，所述阀装置具有能够持续调节的阀。
补充地，根据例如在升降机构处的载荷的速度能够调节所述阀装置。
优选地，在正常运行中根据缓冲缸的位置，即优选缓冲缸的活塞杆的位置能够调节阀装置。从所述位置能够推断出故障缓冲器的预应力，并且因此推断出待限制的缓冲力或推断出在故障情况中的待限制的减速。
为此，根据第一实施例，能够在缓冲缸处，即优选在缓冲缸的活塞杆处设置电位置开关，通过所述位置开关能够调节所述阀装置。
在此，优选地沿着缓冲缸，即优选地沿着所述缓冲缸的活塞杆来分布两个位置开关。因此，能够确定下述的三个位置区域：“缓冲缸移出得太远”和“缓冲缸移入得太远”和“中部位置”，其中缓冲缸的流体空间和供应部的流体空间通过切换阀分开。
根据第二实施例，缓冲缸的活塞杆的端部处的耦合装置直接机械耦合到阀装置的阀活塞处。
优选的是，阀装置具有串联连接的座阀。根据是否需要再调整故障缓冲器的压力，所述座阀类似于切换阀或能够持续调节的阀打开。所述座阀用于最佳地在向着供应部的方向上密封缸体的流体压力区域，并且从而在所需的时间段上固定张紧缸体的所设定的压力。
在一个实施例中，第一流体压力区域在缸活塞与第一分离元件之间延伸，所述第一分离元件是被容纳在囊式存储器中的膜或囊。因此，流体压力区域包括用压力加载的缸空间以及对阀装置和囊式存储器进行配管的部分。气体压力区域被容纳在囊式存储器中。
在另一个实施例中，第一分离元件是分离活塞，分离活塞被容纳和引导在缸壳体中。气体压力区域被容纳在缸壳体中。
优选地，气体压力区域在分离活塞和缸活塞之间延伸。在缸壳体的内部，在分离活塞和缸活塞之间设有机械止动件。
在另一个实施例中，第一分离元件是第一分离活塞，第一分离活塞被容纳和引导在第一活塞存储器中。
在改型方案中，第二流体压力区域和第二活塞存储器设置有第二分离活塞。第一流体压力区域在阀装置与第一分离活塞之间延伸，第二流体压力区域在第二分离活塞与缸活塞之间延伸，并且气体压力区域在两个活塞存储器的两个分离活塞之间延伸。因此，气体压力区域张紧在两个流体压力区域之间。因此，缸活塞被支撑在第二流体压力区域处，第二流体压力区域被支撑在第二分离活塞处，第二分离活塞被支撑在气体压力区域处，气体压力区域被支撑在第一分离活塞处，第一分离活塞被支撑在与阀装置连接的第一流体压力区域处。
缓冲缸能够是差动缸，差动缸根据第一实施方式被构造为拉力缸，所述拉力缸在故障情况中由于对缓冲缸的较高的外部载荷而移出。在这种情况下，在故障情况期间所述缓冲缸的环形空间的流体临时向着存储器的气体压力区域的方向移动。在对缓冲缸的外部载荷下降后，存储器的气体压力将流体再次向着缓冲缸的环形空间的方向回推，并且所述缓冲缸再次移入到其原始位置上。
根据第二实施方式，差动缸被构造为负载压力的缓冲器，所述缓冲器在故障情况中通过较高的外部载荷而移入。在这种情况下，在故障情况期间所述活塞室的流体临时向着存储器的气体压力区域的方向移动。在对缓冲缸的外部载荷下降后，存储器的气体压力将流体再次向着缓冲缸的活塞室的方向回推，并且所述缓冲缸再次移出到其原始位置上。
优选地，在再调节压力时，串联连接的节流器或喷嘴负责故障缓冲器的缓冲缸中的柔和的压力建立和压力消减。
根据本发明的升降机构具有构件，在所述构件处作用着外部载荷。构件通过上述的故障缓冲器的两个耦合装置之一在正常运行中保持位置固定，并且在故障情况中通过故障缓冲器缓冲地移动。
附图说明
在附图中示出了用于升降机构的根据本发明的故障缓冲器的多个实施例。其中：
图1示出了处于最佳中部位置中的根据本发明的故障缓冲器的第一实施例的线路图，
图2示出了在与最佳中部位置偏离的位置中的第一实施例的部件，
图3示出了处于最佳中部位置中的根据本发明的故障缓冲器的第二实施例的线路图，
图4示出了根据本发明的故障缓冲器的第三实施例的线路图，
图5示出了根据本发明的故障缓冲器的第四实施例的线路图，
图6示出了根据本发明的故障缓冲器的第五实施例的线路图，
图7示出了根据本发明的故障缓冲器的第六实施例的线路图，
图8示出了具有两个流体压力区域和两个活塞存储器的根据本发明的故障缓冲器的第七实施例的线路图，
图9示出了具有两个流体压力区域和两个活塞存储器的根据本发明的故障缓冲器的第八实施例的线路图，并且
图10示出了根据本发明的故障缓冲器的第九实施例的线路图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的故障缓冲器的第一实施例。差动缸1用作缓冲缸。差动缸具有缸壳体2，缸活塞4在缸壳体中被引导。在缸活塞4上固定活塞杆6，在活塞杆的与缸活塞4隔开的端段处设置有耦合装置8。未详细示出的升降机构的构件能够耦合在所述耦合装置处。在升降机构的正常运行中，构件将外力fa传递给缓冲缸1的活塞杆6。在正常运行中的外力fa由静态分量和动态分量组成。
在图1中在中部的额定位置中示出了活塞杆6，其中，表述“中部”不是指活塞杆6的行程路径，而是指从这个中部的额定位置的两侧的可能的偏离。中部的额定位置以下述方式被自动识别：固定在活塞杆6处的旗标或凸轮10同时致动两个位置开关s1、s2，更确切地说是构件侧的位置开关s1和沿移动方向与所述位置开关间隔开的缸侧的位置开关s2。
缸活塞4将差动缸1的活塞室11与环形空间12分开。环形空间12通过线路14一方面与构造为囊式存储器的液压存储器16连接，并且另一方面与阀装置连接。囊式存储器16通过囊18分成一方面流体压力室20和另一方面气体压力室22。因此，气体压力室22形成气体压力区域，而流体压力室20与环形空间12和线路14形成流体压力区域。囊18形成第一分离元件。
通过阀装置，流体压力区域能够与泵24连接以增加压力或与储箱t连接以降低压力。根据本发明，这用于调整故障缓冲器的预应力。两个连接都通过阀装置的切换阀26进行控制，切换阀的可移动的阀活塞28能够截止流体压力区域，从而获得（保持）故障缓冲器的所设定的缓冲力。在此，阀活塞28在图1中所示的中部位置中由两个弹簧29预紧地定心。
在切换阀26和线路14之间，配属给阀装置的座阀30与切换阀26串联设置。在图1中所示的由弹簧预紧的基础位置中，座阀30附加地在未通电状态中将流体压力区域相对于闭合的切换阀26密封。
图2在上部区域中示出了图1中的根据本发明的故障缓冲器的第一实施例的对于以下情况的自动反应：在正常运行中的外力fa对于缓冲缸1的此时的预应力是过小的。在这种情况下，活塞杆6与固定在其处的凸轮10过大程度地移入到缓冲缸1中，使得构件侧的位置开关s1不再接通。然后阀磁体b通电，使得切换阀26的阀活塞28移入到切换位置b中，由此流体压力区域经由同样打开的座阀30（参见图1）并且经由切换阀26的工作接头b向着储箱t减载。由此活塞杆6（参见图1）能够移出，直到通过活塞杆的凸轮10也再次接通构件侧的位置开关s1。然后再次闭合阀装置的两个阀26、30，并且再次达到图1中所示的位置。
当再调节压力时，串联的节流器33或喷嘴负责故障缓冲器1的缓冲缸1中的柔和的压力建立和压力消减。节流器33或喷嘴布置在阀装置和液压存储器16之间。
图2在下部区域中示出了在正常运行中的外力fa对于缓冲缸1的此时的预应力而言过高时，根据本发明的故障缓冲器的第一实施例的自动响应。
由此如此移动凸轮10，使得缸侧的位置开关s2不再接通。然后，切换阀26的阀磁体a通电，从而实现阀活塞28的切换位置a。因此，泵24（参见图1）经由同样经打开的座阀30与流体压力区域连接，使得故障缓冲器的预紧压力增大，直至再次达到图1中所示的中部的额定位置。
图3示出了根据本发明的故障缓冲器的第二实施例。在此，与根据图1和图2的第一实施例的主要区别可见在于，活塞杆6的位置以及因此用于待缓冲的构件的耦合装置8到切换阀26的阀活塞28的反向耦合不是以电的方式实现，而是机械地实现。为此，活塞杆6经由杆装置32机械地耦合到阀活塞28。图3在活塞杆6的中部的额定位置中再次示出了活塞杆，其中，通过杆装置32将阀活塞28定位在其中部的切换位置中，从而截止流体压力区域，并且保持活塞杆6的给定的中部的额定位置。当再调节压力时，串联的节流器33或喷嘴负责故障缓冲器的缓冲缸1中的柔和的压力建立和压力消减。
所述阀活塞28通过所述杆装置32当故障缓冲器的预应力过低时移动到所述阀活塞的第一切换位置a中，并且当预应力过高时移动到切换位置b中。
不同于图3中所示的示意，在图3中的第二实施例中也能够设置图1中的座阀30。此外，当阀体28关于杆装置32的定位精度足够精确时，则第二实施例中的切换阀26的两个弹簧29也能够被省略。
在根据图1至图3的两个第一实施例中，缸活塞4的最佳的中部的额定位置的特征在于，其一方面向着环形空间12的方向实现了对于故障情况的足够长的行程，并且另一方面当预应力过高或外力fa太低时，向着活塞室11的方向保持相对较短的反应路径。
与两个第一实施例不同的是，缓冲缸1的缸活塞4在正常运行中也总是最大限度地移入。
图4示出了根据本发明的故障缓冲器的第三实施例。差动缸1的基本结构与图1中的第一实施例的基本结构能够相当。通过线路14，（第一）活塞存储器116取代前述实施例的囊式存储器连接在差动缸1的环形空间12处。所述活塞存储器的气体压力室122通过线路14与差动缸1的环形空间12连接。由此环形空间12与线路14和气体压力室122形成了气体压力区域。气体压力室122经由第一分离活塞118与活塞存储器116的流体压力室120分离。因此，第一活塞存储器116的第一流体压力室120与线路14形成流体压力区域。
流体压力室120经由流体接头、线路14并且经由座阀30与能够持续调节的阀126的工作接头a连接。能够持续调节的阀被构造为具有被装入的电子装置的比例减压阀126。通过所述阀126将所述阀的工作接头a和由此流体压力区域根据例如由升降机构的未示出的绞盘来量取的力测量信号，要么与泵接头p要么与储箱接头t连接。
各一个压力传感器134连接到气体压力区域的线路14和流体压力区域的线路14处。
图5示出了根据本发明的故障缓冲器的第四实施例。在此，在差动缸201中能够看到与根据图4的第三实施例的决定性的差别。所述差动缸被构造为压力缸，使得活塞室211用作气体压力室。因此在根据图5的第四实施例中，气体压力区域由差动缸201的活塞室211以及此外（如在根据图4的第三实施例中）由线路14和活塞存储器116的气体压力室122形成。
图6示出了根据本发明的故障缓冲器的第五实施例。尽管在根据图1至5的第一实施例中设置了相应的与差动缸1；201分离的液压存储器16；116，但是在根据图6的第五实施例中，流体压力区域（不考虑线路14）和气体压力区域一起容纳在差动缸301中。在此，差动缸301被构造为拉力缸，拉力缸因此在紧急情况-制动中移出。差动缸301的环形空间312被在环形空间中引导的环形分离活塞318分开。在缸活塞4和分离活塞318之间布置有气体压力室322，而在环形空间312的其余部分中布置有流体压力室320。所述流体压力室通过线路14与阀装置的座阀30和能够持续调节的阀126连接。
在气体压力室322中，在缸壳体2的内表面处构造有机械止动件336。在机械止动件336的区域中，压力传感器134连接到环形空间312处，因此与缸活塞4和分离活塞318的位置无关地，所述压力传感器都能始终检测气体压力室322的压力。
图7示出了根据本发明的故障缓冲器的第六实施例。其中，能够看到与根据图6的第五实施例的区别在于，差动缸401构造为压力缸，从而压力室在缸壳体2内部中的集成在活塞室411中不同地进行。分离活塞418盘形地构造并且在活塞室411中能够移动。在分离活塞与缸活塞4之间布置有气体压力室422，气体压力室在所述实施例中形成整个气体压力区域。在分离活塞418的背离于缸活塞4的侧部处布置有流体压力区域的基本部分，更准确地说是流体压力室420。在缸壳体2的内表面处的气体压力室422中布置有机械止动件436，并且在那里通过压力传感器134检测气体压力。
图8示出了根据本发明的故障缓冲器的第七实施例，所述第七实施例与图4中的第三实施例相关。更准确地说，第一活塞存储器116、具有压力传感器134的线路14以及具有座阀30和能够持续调节的阀126的阀装置对应于图4中的第三实施例的第一活塞存储器、具有压力传感器的线路以及具有座阀和能够持续调节的阀的阀装置。另外的第二活塞存储器116a串联连接在第一活塞存储器116与同样构造为拉力缸的差动缸1的环形空间之间。
在此，第二气体压力室122a经由线路14与第一活塞存储器116的第一气体压力室122连接，而第二活塞存储器116a的第二流体压力室120a经由线路14与差动缸1的环形空间12连接。因此，环形空间12没有如在图4中那样是气体压力室，而是流体压力室。因此，第二流体压力室120a与环形空间12形成第二流体压力区域，从而得到（从阀装置开始）由第一流体压力区域（特别是第一流体压力室120）、中部气体压力区域（特别是两个气体压力室122、122a）和第二流体压力区域（特别是第二流体压力室120和环形空间12）形成的串联连接。
在两个流体压力区域中的每个流体压力区域处连接有压力传感器134。
图9示出了根据本发明的故障缓冲器的第八实施例。可见与根据图8的第七实施例的不同之处在于，差动缸201构造为压力缸，使得不同于根据图8的第七实施例，差动缸201的活塞室211连接到第二活塞存储器116a的第二流体压力室120a处，使得所述活塞室配属给第二流体压力区域。
在根据图4至图9的实施例二至实施例八中，阀装置分别连接在第一活塞存储器116的形成第一流体压力区域的第一流体压力室120处。通过所述阀装置的能够持续调节的阀126，根据未示出的力传感器将系统压力与外力fa适配。
图10示出了根据本发明的故障缓冲器的第九实施例，其中，与根据图1的第一实施例的主要区别可见在于，能够调节地实施节流器33。此外，两个位置开关s1、s2（通过所述两个位置开关在故障缓冲器的正常运行中调节阀装置）处于与活塞杆6直接的有效连接中。这根据正常运行中的外力fa的实际值进行，所述实际值由未示出的传感器检测。所述实际值fa被换算成额定压力。额定压力包含静态力和动态力以及因为运动连续性包括力附加。通过阀装置根据额定压力来调节缓冲缸1和所安装的液压存储器16中的预紧压力。通过至少一个压力测量变换器检测并且复查实际压力。出于安全原因，第二压力测量变换器安装在缓冲缸1处，以检查实际压力。备选地，也能够仅使用具有sil3认证的压力测量变换器。
此外，缸活塞4或活塞杆6的实际位置在正常运行中通过传感器监测，以监测足够的缸行程。出于安全原因，这也应双重实施。备选地，也能够仅使用一个传感器，如果所述传感器被构造为满足sil3。
作为另外的传感器，应附加地使用用于监测在流体压力区域与气体压力区域之间的液压存储器16的密封性的功能有效性的传感器。补充地，能够监测气体压力和气体温度。
如果在行驶运行中所述故障缓冲器的这些监测中的一个监测响应，那么通过驱动器使得升降机构（两者均未示出）受调节地制动和停止。运行只能在排除一个/多个故障后再次开始。
本发明公开了一种用于升降机构的能够可变调节的故障缓冲器，所述故障缓冲器具有缓冲缸，缓冲缸被支撑在气体压力区域处和与气体压力区域串联连接的流体压力区域处，其中，故障缓冲器的预应力能够以下述方式调整：流体压力区域通过阀装置能够用附加流体来填充，并且能够通过阀装置从流体压力区域中排出所述附加流体。
附图标记列表：
1；101；201；301；401缓冲缸/差动缸
2缸壳体
4缸活塞
6活塞杆
8耦合装置
10凸轮
11；211；411活塞室
12；312环形空间
14线路
16液压存储器/囊式存储器
18囊
20流体压力室
22气体压力室
24压力介质源/泵
26切换阀
28阀活塞
29弹簧
30座阀
32杆装置
33节流器
116第一液压存储器/活塞存储器
116a第二液压存储器/活塞存储器
118第一分离活塞
118a第二分离活塞
120第一流体压力室
120a第二流体压力室
122第一气体压力室
122a第二气体压力室
126能够持续调节的阀
134压力传感器
318；418分离活塞
320；420流体压力室
322；422气体压力室
336；436止动件
a工作接头
b工作接头
a第一切换位置/第一阀磁体
b第二切换位置/第二阀磁体
fa在正常运行中的外力/在故障情况中的外力
p泵接头
s吸取接头
s1构件侧的位置开关
s2缸侧的位置开关
t压力介质槽/储箱/储箱接头。