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Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb für ein Drehwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Der gattungsgemäße Antrieb kommt insbesondere in einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Bagger oder Kran zum Einsatz. Er hat eine hydrostatische Pumpe, über die ein hydrostatischer Motor des Antriebs mit Druckmittel versorgbar ist. Der Motor dient dabei dem Antrieb des Drehwerks. Die Pumpe und der Motor sind insbesondere dann, wenn über die Pumpe noch weitere hydrostatische Arbeitsmaschinen versorgt werden können, die ein Differenzvolumen aufweisen, in einem offenen hydraulischen Kreis angeordnet. Zur Druckmittelversorgung sind sie über einen Zulauf miteinander verbunden, wobei der Rücklauf des Motors mit einer Druckmittelsenke des Antriebs, beispielsweise einem Tank, verbindbar ist.
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Zum Ausgleich einer Leckage oder eines Differenz-Volumenstroms zwischen Zulauf und Rücklauf weist der Antrieb einen Speiseanschluss auf, der sowohl mit dem Zulauf als auch mit dem Rücklauf, beispielsweise über ein jeweiliges Rückschlagventil, fluidisch verbindbar ist. Sinkt der Druck im Zulauf oder Rücklauf in Abhängigkeit einer Betriebssituation weit genug unter den Druck am Speiseanschluss ab, so gerät der Speiseanschluss mit dem betreffenden Druckmittelkanal in Druckmittelverbindung, so dass Druckmittel nachgespeist werden kann. Neben dem Ausgleich der Leckage oder des Differenz-Volumenstroms kann so der hydraulische Kreis auch gegen Kavitation geschützt werden, die bei zu niedrigem Zulauf- / Rücklaufdruck auftreten kann.
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Bei manchen herkömmlichen, gattungsgemäßen Lösungen ist der Speiseanschluss in Druckmittelverbindung mit einer Tankleitung und die Einspeisung erfolgt über von der Tankleitung hin zum entsprechenden Druckmittelkanal öffnende Rückschlagventile. Da ein Druck der Tankleitung allerdings aus energetischen Gründen normalerweise so gering wie möglich gehalten wird, beispielsweise bei etwa drei Bar, kann es vorkommen, dass für einen hohen Nachspeisebedarf (große Leckage oder sehr geringer Druck im Zulauf / Rücklauf) ein Druckgefälle über das Rückschlagventil, und damit ein Nachspeisevolumenstrom, unzureichend ist. Das kann zu ungewünschtem Betriebsverhalten des Antriebs und zur schädlichen Kavitation im betroffenen Zulauf / Rücklauf und in den angebundenen hydrostatischen Komponenten führen.
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Dieses Risiko ist besonders hoch, wenn das Drehwerk aus seiner Drehbewegung stark abgebremst wird. Im bis dahin als Zulauf arbeitenden Druckmittelkanal des Hydromotors resultiert dann ein starker Druckabfall und es bedarf eines hohen Druckgefälles zwischen dem Speiseanschluss und dem Druckmittelkanal, um Kavitation sicher verhindern zu können.
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Eine herkömmliche, gattungsgemäße Lösung zeigt die Druckschrift
JP 2002 257 101 . Sie weist die besprochene Ausführung der als Tankleitung ausgeführten Speisleitung mit einfachen Rückschlagventilen und die bereits erwähnten hohen Risiken zur Kavitation auf.
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Ein bezüglich der Nachspeisung vergleichbares Konzept zeigt das Patent
US 6,339,929 B1 .
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Die Druckschrift
US 7,856,819 B2 lehrt für die Funktion der Nachspeisung die Verwendung einer als Druckreduzierer bezeichneten hydraulischen Vorrichtung. Deren Druckmitteleingang ist mit der Hydropumpe und der Druckmittelausgang mit einem Anschluss des Hydromotors verbunden. Der Druckmittelausgang ist zudem über eine Ventilanordnung in steter Druckmittelverbindung mit einer mit einem Tank verbundenen Rücklaufleitung. Nachteilig hieran ist, dass so eine stete Ausspeisung über den Druckreduzierer erfolgt, was einen energetischen Verlust darstellt. Unklar bleibt, wie der Druck am Ausgang des Druckreduzierers definiert ist. Auch kann der Druckschrift nicht entnommen werden, ob der Anschluss in Verbindung mit dem Zulauf oder Rücklauf gebracht werden kann.
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Die Druckschrift
EP 2 514 978 A2 zeigt einen hydrostatischen Antrieb mit einer als Druckhalteventil benannten hydraulischen Vorrichtung, über die einerseits ein mit dem Speiseanschluss verbundener Druckmittelspeicher befüllt und andererseits ein Steuerdrucknetz des Antriebs mit Druckmittel versorgt wird. Anders als in den vorangegangenen Beispielen ist hier die Tankleitung nicht gleichzeitig als Speiseleitung ausgebildet, sondern von dieser fluidisch getrennt. Offen wird gelassen, in welcher Form die Vorrichtung diese beiden verschiedenen Funktionen erfüllt.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Antrieb mit einer definierten Speisedruckmittelversorgung zu schaffen.
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Diese Ausgabe wird gelöst durch einen hydrostatischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 15 beschrieben.
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Ein hydrostatischer Antrieb für ein Drehwerk einer stationären oder mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers oder Kranes, hat eine erste Hydromaschine, die mit einer Antriebsmaschine koppelbar ist, und eine zweite Hydromaschine, die mit dem Drehwerk koppelbar ist. Die Hydromaschinen sind über einen Zulaufkanal fluidisch miteinander verbunden, wobei die zweite Hydromaschine von der ersten mit Druckmittel versorgbar ist. Über einen Rücklaufkanal des hydrostatischen Antriebs ist die zweite Hydromaschine zur Abfuhr von Druckmittel mit einer Druckmittelsenke, insbesondere einem Tank des Antriebs, verbindbar. Des Weiteren hat der Antrieb einen Speiseanschluss, insbesondere zum Ausgleich einer Leckage oder eines Differenzvolumenstroms zwischen Zulaufkanal und Rücklaufkanal, über den die erste Hydromaschine mit demjenigen der beiden Kanäle fluidisch verbindbar ist, der den niedrigeren Druck von beiden aufweist. Erfindungsgemäß hat der Antrieb ein Druckreduzierventil mit einem mit der ersten Hydromaschine fluidisch verbindbaren Druckmitteleingang und einem mit dem Speiseanschluss fluidisch verbindbaren Druckmittelausgang. Über das Druckreduzierventil ist dabei ein Druck am Druckmittelausgang oder ein davon abhängiger Druck, insbesondere ein am Speiseanschluss anstehender Speisedruck, gezielt regelbar.
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Über den gezielten Regeleingriff des Druckreduzierventils ist sichergestellt, dass am Speiseanschluss ein definierter Druck, der Speisedruck, ansteht. Dieser ist vorzugsweise so geregelt, dass für relevante Betriebszustände des Antriebs ein ausreichendes Druckgefälle vom Speiseanschluss hin zum Zulauf oder Rücklauf – je nachdem, welcher von beiden den niedrigeren Druck aufweist – besteht und ein Mangel an Druck oder Druckmittel durch Nachspeisung so schnell ausgeglichen wird, dass keine Kavitation auftritt. Auch für den besonders kritischen Betriebszustand einer abrupten Abbremsung des Drehwerks, wenn beispielsweise der Rücklauf abrupt abgesperrt wird, so dass in Folge der Druck im Zulauf stark absinkt, wird so über das Druckreduzierventil Kavitation verhindert.
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Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Druckreduzierventils und die sichergestellte, schnelle Nachspeisung wird neben der Kavitation auch eine Geräuschentwicklung in mit dem Antrieb verbundenen Strukturen, die bei Lösungen mit weniger performanter Nachspeisung beobachtet werden kann, verhindert oder zumindest reduziert. Als davon betroffene Strukturen sind insbesondere das Drehwerk oder vom Drehwerk getragene Aufbauten zu nennen.
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Das Druckreduzierventil stellt eine vorrichtungstechnisch besonders einfache Lösung dar.
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Der Druckmitteleingang ist vorzugsweise mit einer Hochdruckseite der ersten Hydromaschine oder einer anderen Druckmittelquelle des Antriebs verbindbar, insbesondere verbunden.
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Vorzugsweise ist über die beiden Hydromaschinen, den Zulauf, den Rücklauf und die Druckmittelsenke ein offener hydraulischer Kreis ausgebildet. Dabei ist ein Niederdruckanschluss der ersten Hydromaschine vorzugsweise mit der Druckmittelsenke fluidisch verbindbar, insbesondere verbunden.
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Vorzugsweise ist die zweite Hydromaschine in beiden Drehrichtungen betreibbar. Nach einer Drehrichtungsumkehr übernimmt dann der vormalige Zulaufkanal die Funktion des Rücklaufkanals und der vormalige Rücklaufkanal die Funktion des Zulaufkanals.
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Der Begriff des „Kanals“ ist im Rahmen dieser Druckschrift als ein Raum zu verstehen, in dem ein Druckmittelströmungspfad ausbildbar ist. Er kann beispielsweise als Leitung, Schlauch, Bohrung oder ähnliches ausgebildet sein.
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Ein Druckreduzierventil hat üblicherweise einen Ventilkörper, der in Richtung einer fluidischen Trennung des Druckmitteleingangs vom Druckmittelausgang von dem Druck am Druckmittelausgang belastet ist. In Richtung einer fluidischen Verbindung des Druckmitteleingangs mit dem Druckmittelausgang ist der Ventilkörper mit einer Kraft beaufschlagt, deren Druckäquivalent dem Sollwert des Druckes am Druckmittelausgang entspricht. Die Kraft wird bei einem nicht verstellbaren Druckreduzierventil üblicherweise von einer Feder ausgeübt, die einstellbar sein kann. Soll die Kraft und damit der Druck am Druckmittelausgang veränderbar sein, so kann man mit oder ohne Feder einen Proportionalelektromagneten auf den Ventilkörper wirken lassen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Druckmittelausgang des Druckreduzierventils, zumindest in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Antriebs, von der Druckmittelsenke des Antriebs fluidisch trennbar oder getrennt. Dadurch können zumindest für den bestimmungsgemäßen Betrieb beide Druckniveaus, das der Druckmittelsenke und das des Speisedrucks, unabhängig voneinander gewählt werden, wodurch die Auslegung des hydraulischen Kreises und seiner Komponenten vereinfacht ist. Hinzu kommt, dass so ein kontinuierlicher, parasitärer Druckmittelvolumenstrom weg vom Speiseanschluss hin zur Druckmittelsenke, wie er sich beispielsweise nach der Lehre der Druckschrift
US 7,856,819 B2 ergibt, unterbunden ist.
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Davon abgesehen ist es natürlich möglich, dass insbesondere für einen außergewöhnlichen Betriebszustand, beispielsweise für ein Not-Aus, eine Notentlastung des Speiseanschlusses, eine Wartung des Antriebs oder ähnliches, eine Druckmittelverbindung des Druckmittelausgangs mit der Druckmittelsenke vorgesehen sein kann.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Druckmittelausgang, zumindest in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Antriebs, ausschließlich für die Druckmittelversorgung des Speiseanschlusses vorgesehen und nur mit diesem fluidisch verbindbar oder verbunden. Gegenüber der Lehre der Druckschrift
EP 2 514 978 A2 , in der das sogenannte Druckhalteventil zusätzlich zur Bereitstellung des Speisedruckmittels beim geforderten Speisedruck auch das Steuerdruckmittel eines Steuerdrucknetzes beim geforderten Steuerdruck bereitstellen muss, hat diese Weiterbildung den Vorteil, dass der Speisedruck unabhängig von anderen Bedarfen gezielt auf sein individuell benötigtes Niveau regelbar ist.
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In einer Variante ist das Druckäquivalent über die Feder oder über den Elektromagneten fest eingestellt. Alternativ kann die Feder oder der Elektromagnet derart ausgestaltet sein, dass das Druckäquivalent über sie oder ihn einstellbar, also veränderbar ist. Da das Druckäquivalent den Sollwert des Druckes, insbesondere Speisedruckes repräsentiert, kann auf diese Weise der Sollwert beispielsweise an veränderte Betriebsbedingungen des Antriebs angepasst werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung hat der Antrieb ein stetig verstellbares Steuerventil zur Steuerung der Druckmittelversorgung der zweiten Hydromaschine. Das Steuerventil hat dabei eine Ventilbohrung, in der ein Ventilschieber verschieblich aufgenommen ist und die mehrere radial erweiterte Ringräume aufweist. Von diesen sind ein Hochdruckraum mit der ersten Hydromaschine, insbesondere mit deren Hochdruckseite, ein Zulaufraum mit dem Zulaufkanal, ein Rücklaufraum mit dem Rücklaufkanal und ein Niederdruckraum mit der Druckmittelsenke fluidisch verbindbar, insbesondere verbunden. Dabei sind Steuerkanten des Ventilschiebers, insbesondere von radial erweiterten Steuerbünden des Ventilschiebers, und Steuerkanten der Ringräume derart aufeinander abgestimmt, dass entlang einem Anfangshub des Ventilschiebers aus einer Neutralstellung heraus der Zulaufraum und der Rücklaufraum fluidisch mit dem Hochdruckraum verbunden und vom Niederdruckraum getrennt sind. So wird beim Anfahren der ersten Hydromaschine sichergestellt, dass sich im Zulauf und im Rücklauf zunächst der Pumpendruck aufbauen kann. Da der vom Druckreduzierventil gelieferte Speisedruck vorzugsweise auf einen geringeren Druckwert als der Pumpendruck geregelt ist, wird so verhindert, dass sich eine unnötige Einspeisung und ein fluidischer Kurzschluss vom Speiseanschluss über den Rücklauf hin zur Druckmittelsenke ergeben kann.
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Vorzugsweise sind auch in der Neutralstellung der Zulaufraum und der Rücklaufraum mit dem Hochdruckraum verbunden und vom Niederdruckraum getrennt. Dieser und der zuletzt genannte Aspekt sind beispielsweise dadurch realisiert, dass die Steuerkanten, über die eine Druckmittelverbindung zwischen dem Hochdruckraum und dem Zulaufraum und zwischen dem Hochdruckraum und dem Rücklaufraum gesteuert werden, eine negative Überdeckung aufweisen, wohingegen Steuerkanten, über die eine Druckmittelverbindung zwischen dem Zulaufraum und dem Niederdruckraum und zwischen dem Rücklaufraum und dem Niederdruckraum gesteuert werden, eine positive Überdeckung aufweisen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Steuerkanten der Ringräume und des Ventilschiebers derart aufeinander abgestimmt, dass entlang einem auf den Anfangshub nachfolgenden Folgehub des Ventilschiebers der Zulaufraum nur mit dem Hochdruckraum und der Rücklaufraum nur mit dem Niederdruckraum verbunden ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung liegt der Sollwert des Drucks am oder stromabwärts des Druckmittelausgangs des Druckreduzierventils, insbesondere der Sollwert des Speisedrucks, in einem Intervall zwischen etwa 5 bis 15 bar. Besonders bevorzugt ist der Sollwert etwa 10 bar. Vorzugsweise ist der Sollwert so gewählt, dass er kleiner als der Druck im Zulauf und insbesondere im Rücklauf ist. Auf diese Weise wird eine unnötige Nachspeisung verhindert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Hydromaschine als ein Langsamläufer ausgebildet. Da ein Drehwerk mit einer nur geringen Geschwindigkeit anzutreiben ist, kann dann ein ansonsten notwendiges Getriebe zwischen der zweiten Hydromaschine und dem Drehwerk entfallen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Hydromaschine als eine Radialkolbenmaschine ausgebildet, da sich diese Bauart besonders gut als Langsamläufer eignet.
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Die erste Hydromaschine ist vorzugsweise als Schnellläufer, insbesondere als Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben- oder in Schrägachsenbauweise, ausgestaltet.
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In einer bevorzugten Weiterbildung wird über die erste Hydromaschine nicht nur die zweite Hydromaschine mit Druckmittel versorgt, sondern der Antrieb hat noch wenigstens einen weiteren hydrostatischen Verbraucher, beispielsweise einen Hydrozylinder zum Antreiben eines Arbeitsgerätes.
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Insbesondere bei der Versorgung von Verbrauchern, von denen wenigstens einer ein Differenzvolumen aufweist, bietet sich der Betrieb der ersten Hydromaschine im offenen hydraulischen Kreislauf an, so dass alle Verbraucher – auch die mit Differenzvolumen – von nur einer Hydromaschine mit Druckmittel versorgbar sind. Dies erweist sich als vorrichtungstechnisch einfacher und kostengünstiger, als für die zweite Hydromaschine einen geschlossenen und für die anderen Verbraucher zusätzlich einen offenen hydraulischen Kreislauf mit jeweils eigener erster Hydromaschine (Pumpe) vorzuhalten.
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Ist die zweite Hydromaschine beispielsweise der einzige an die erste Hydromaschine angeschlossene hydrostatische Verbraucher, und weist sie kein Differenzvolumen auf, so ist es aber natürlich möglich, die beiden Hydromaschinen im geschlossenen hydraulischen Kreislauf zu betreiben.
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Vorrichtungstechnisch besonders kompakt ist eine Weiterbildung, bei der der Antrieb einen Steuerblock zur Steuerung der Druckmittelversorgung der zweiten Hydromaschine und jedes weiteren vorhandenen hydrostatischen Verbrauchers hat. Für jeden der Verbraucher und für die zweite Hydromaschine weist der Steuerblock dabei vorzugsweise jeweils eine Ventilsektion auf. Für die zweite Hydromaschine weist die Ventilsektion vorzugsweise das bereits genannte Steuerventil auf.
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Vorzugsweise ist die erste Hydromaschine mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet.
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In einer bevorzugten Weiterbildung hat der hydrostatische Antrieb eine Antriebsmaschine, die mit der ersten Hydromaschine gekoppelt ist und über die letztgenannte antreibbar ist. Die Antriebsmaschine ist beispielsweise als Elektromotor oder als Brennkraftmaschine, insbesondere als Dieselmotor, ausgebildet.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebes wir im Folgenden anhand der Zeichnung mit einer einzigen Figur näher erläutert.
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Gemäß dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel hat ein hydrostatischer Drehwerkantrieb 1 eines Baggers (nicht dargestellt) eine erste Hydromaschine, die als Pumpe, insbesondere als Axialkolbenpumpe 2, mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet ist, und eine zweite Hydromaschine, die als Hydromotor, insbesondere als Radialkolbenmotor 4, wie er aus dem Datenblatt RD 15214 der Anmelderin bekannt ist, ausgestaltet ist. Die Axialkolbenpumpe 2 ist mit einer Antriebsmaschine 3 gekoppelt und von dieser angetrieben, der Radialkolbenmotor 4 ist über eine Triebwelle 6 mit einem Drehwerk (nicht dargestellt) des Baggers gekoppelt. Vorzugsweise ist die Axialkolbenpumpe 2 Load-Sensing geregelt. Sie stellt also ihr Fördervolumen jeweils so ein, dass der Pumpendruck um eine bestimmte Druckdifferenz im Bereich von 10 bis 30 bar über dem höchsten Lastdruck aller gleichzeitig angesteuerten Verbraucher liegt. Spürt die Pumpe keinen Lastdruck, so ist der Pumpendruck gerade so hoch wie die besagte Druckdifferenz.
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Der hydrostatische Antrieb 1 hat einen Ventilsteuerblock 8, über den eine Druckmittelversorgung des Radialkolbenmotors 4 und eines als Differentialzylinder ausgebildeten hydrostatischen Verbrauchers 10 des Antriebs 1 steuerbar ist. Er hat für die Druckmittelversorgung des Radialkolbenmotors 4 eine Ventilsektion 12 und für die Druckmittelversorgung des hydrostatischen Verbrauchers 10 eine Ventilsektion 14. Der Ventilsteuerblock 8 kann um weitere Ventilsektionen zur Druckmittelversorgung zusätzlicher hydrostatischer Verbraucher des Baggers erweitert werden. Jede der Ventilsektionen 12, 14 weist ein Steuerventil (nicht dargestellt) für den jeweiligen hydrostatischen Verbraucher 4, 10 auf. Die Steuerventile weisen dabei eine Load-Sensing Funktion auf, sodass die hydraulischen Verbraucher gleichzeitig und insbesondere lastunabhängig mit Druckmittel versorgbar sind, was die Steuerung der verschiedenen Verbraucher und des Drehwerks für einen Bediener vereinfacht.
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Der Ventilsteuerblock 8 hat einen Pumpenanschluss P, der mit einem Hochdruckanschluss der Axialkolbenpumpe 2 verbunden ist, und einen Tankanschluss T, der über eine Niederdruckleitung 36 mit einer Druckmittelsenke, die als Tank T ausgebildet ist, verbunden ist. In der Niederdruckleitung 36 ist ein zum Tank T hin öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil 38 angeordnet, über das die Niederdruckleitung 36 im gezeigten Ausführungsbeispiel auf einen Druck von drei bar vorgespannt ist. Die Niederdruckleitung nimmt Rücklaufvolumenströme aller Verbraucher 4, 10 auf und führt diese in den Tank T ab, aus dem wiederum die Axialkolbenpumpe 2 über eine Niederdruckleitung 40 Druckmittel ansaugt. Mit dem Tank T ist eine Leckageleitung 42 des Radialkolbenmotors 4 verbunden.
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Die Druckmittelversorgung des Radialkolbenmotors 4 erfolgt über einen Zulaufkanal 16, über den ein Arbeitsanschluss A der Ventilsektion 12 mit einem Arbeitsanschluss A des Radialkolbenmotors 4 verbunden ist. Ein Arbeitsanschluss B des Radialkolbenmotors 4 ist über einen Rücklaufkanal 18 mit einem Arbeitsanschluss B der Ventilsektion 12 fluidisch verbunden. Der Zulaufkanal 16 ist gegen Überlastung mit einem Druckbegrenzungsventil 20 abgesichert, dessen Druckmittelausgang mit dem Rücklaufkanal 18 verbunden ist. Analoges gilt für den Rücklaufkanal 18, der über ein baugleiches Druckbegrenzungsventil 20 hin zum Zulaufkanal 16 abgesichert ist. Die Druckmittelversorgung des Radialkolbenmotors 4 kann über das Steuerventil der Ventilsektion 12 umgekehrt werden, indem die Druckmittelverbindungen P zu A und B zu T auf P zu B und A zu T gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Drehrichtung des Radialkolbenmotors 4, und damit des Drehwerks, geändert werden.
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Ein Hochdruckanschluss der Axialkolbenpumpe 2 ist über eine Speiseleitung 22 mit einem Druckmitteleingang 24 eines Druckreduzierventils 26 verbunden. Dessen Druckmittelausgang 28 ist über eine Speiseleitung 30 mit einem Speiseanschluss M des Radialkolbenmotors 4 verbunden. Am Speiseanschluss M verzweigt sich die Speiseleitung 30, wobei ein erster Zweig über ein zum Speiseanschluss M hin schließendes Rückschlagventil 32 mit dem Rücklaufkanal 18 und ein zweiter Zweig über ein anderes, baugleiches, zum Speiseanschluss M hin schließendes Rückschlagventil 32 mit dem Zulaufkanal 16 fluidisch verbindbar ist. Die Rückschlagventile 32 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel nur eine geringe Öffnungsdruckdifferenz von etwa 0,5 bar auf, ab deren Überschreitung eine Druckmittelverbindung vom Speiseanschluss M hin in den Zulaufkanal 16 oder Rücklaufkanal 18 freigegeben wird.
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Das Druckreduzierventil 26 hat eine einstellbare Feder 34, deren Druckäquivalent auf einen Ventilkörper (nicht dargestellt) des Druckreduzierventils 26 in Richtung einer Druckmittelverbindung des Druckmitteleingangs 24 mit dem Druckmittelausgang 28 wirksam ist. Dem entgegen wirkt der am Druckmittelausgang 28 abgegriffene Druck, der im Wesentlichen gleich dem der Speisedruck am Speiseanschluss M ist. Der Druck wirkt dabei auf eine der Feder 34 entgegenwirkende Steuerfläche des Ventilkörpers, der als Ventilschieber ausgestaltet ist. Das Druckäquivalent stellt somit einen Sollwert des am Druckmittelausgang geregelten Druckes dar.
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In einem bestimmungsgemäßen Betrieb wird über das Steuerventil der Ventilsektion 12 Druckmittel von der Axialkolbenpumpe 2 beispielsweise in den Zulaufkanal 16 gefördert und so der Radialkolbenmotor 4 angetrieben, wodurch das Drehwerk inklusive seiner Aufbauten eine Rotation ausführt. Angenommen sei nun eine schlagartige Unterbrechung der Druckmittelversorgung, beispielsweise durch Loslassen eines Joysticks, über den die Drehbewegung gesteuert wird. Die Massenträgheit des Drehwerks führt dazu, dass in diesem Betriebszustand der Radialkolbenmotor 4 nun vom Drehwerk angetrieben wird und in den Pumpenbetrieb wechselt. Dies hat einen Druckaufbau im Rücklaufkanal 18 zur Folge, da dieser über das Steuerventil gegen den Tank T abgesperrt ist. Im Zulaufkanal 16 fällt der Druck stark ab, da dieser über das Steuerventil von der Druckmittelversorgung der Axialkolbenpumpe getrennt ist und die zweite Hydromaschine 4 im Pumpenbetrieb weiterhin aus dem Zulaufkanal 16 ansaugt. Es droht folglich Kavitation. Diese wird jedoch zuverlässig vom Druckreduzierventil 26 verhindert, da dieses den Speisedruck am Speiseanschluss M gezielt auf den Sollwert einregelt – in diesem Ausführungsbeispiel etwa 10 bar – welcher notwendig ist, einen ausreichenden Speisevolumenstrom in den Zulaufkanal 16 sicher zu stellen. Dieser Sollwert ist im Vorfeld bei der Auslegung des Antriebs 1 für das beschriebene Szenario ermittelt worden und an der Feder 34 eingestellt worden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass sich die Nachspeisung durch den vom Druckreduzierventil 26 bereitgestellten vergleichsweise hohen Speisedruck verglichen mit dem Stand der Technik, der lediglich mit Tankdruck beaufschlagte Rückschlagventile zur Nachspeisung vorsieht, über einen bedeutend kürzeren Zeitraum, etwa in der Größenordnung einer Sekunde oder eines Sekundenbruchteils, erstreckt. Einen derart hohen Druck in der Tankleitung permanent vorzusehen wäre unter energetischen Gesichtspunkten kaum akzeptabel. Aufgrund der Load-Sensing-Regelung der Pumpe 2 steht am Druckmitteleingang 24 des Druckreduzierventils 26 ein ausreichend hoher Druck an.
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Offenbart ist ein hydrostatischer Antrieb für ein Drehwerk einer stationären oder mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers oder Kranes. Der Antrieb hat eine Hydropumpe und einen von der Hydropumpe angetriebenen Hydromotor. Letztgenannter ist dabei mit dem Drehwerk gekoppelt. Der Antrieb hat zudem ein von der Hydropumpe oder einer anderen Druckmittelquelle des Antriebs mit Druckmittel beaufschlagbares Druckreduzierventil, über das ein Druck an einem Speiseanschluss des hydraulischen Kreislaufs gezielt regelbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydrostatischer Antrieb
- 2
- Axialkolbenpumpe
- 3
- Antriebsmaschine
- 4
- Radialkolbenmotor
- 6
- Triebwelle
- 8
- Ventilsteuerblock
- 10
- hydrostatischer Verbraucher
- 12, 14
- Ventilsektion
- 16
- Zulaufkanal
- 18
- Rücklaufkanal
- 20
- Druckbegrenzungsventil
- 22
- Speiseleitung
- 24
- Druckmitteleingang
- 26
- Druckmittelausgang
- 30
- Speiseleitung
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Feder
- 36
- Niederdruckleitung
- 38
- Rückschlagventil
- 40
- Niederdruckleitung
- 42
- Leckageleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002257101 [0006]
- US 6339929 B1 [0007]
- US 7856819 B2 [0008, 0022]
- EP 2514978 A2 [0009, 0024]
