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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Ramm- oder Bohrgerät zum Anbau an einen Bagger, aufweisend eine Hydraulikmotoreinheit, wobei die Hydraulikmotoreinheit eine Mehrzahl an Hydraulikmotoren umfasst, einen Vorlauf und einen Rücklauf für eine Hydraulikflüssigkeit zur und von der Hydraulikmotoreinheit, und eine mit der Hydraulikmotoreinheit über den Vorlauf verbundene Hydraulikpumpe zur Erzeugung eines Volumenstroms in der Hydraulikflüssigkeit.
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Aus dem Stand der Technik sind Arbeitsgeräte, insbesondere Ramm- oder Bohrgeräte zum Anbau an einen Bagger bekannt. Solche Anbaugeräte werden an einen Bagger angebaut, um Ramm- oder Bohraufgaben zu erledigen, und hydraulisch mit diesem verbunden. Der Bagger treibt dann die verschiedenen Funktionen des Arbeitsgeräts, wie die Ausrichtung des Bohrmastes, das Verfahren des Schlittens und den Antrieb des Bohrhammers, gegebenenfalls mit zusätzlichem Schlagwerk und Vibrator, an. Hierzu wird bei handelsüblichen Systemen die Ventilsektion des Baggers mit einem Hydrauliksystem des Arbeitsgeräts verbunden. Das Hydrauliksystem weist üblicherweise einen Vorlauf und einen Rücklauf für die Hydraulikflüssigkeit auf, sowie ein Steuerventil, das mit dem Vorlauf und dem Rücklauf verbunden ist. Die hydraulische Verbindung mit dem Bagger erfolgt üblicherweise durch den Anschluss von Vor- und Rücklauf an die Ventilsektion des Baggers. Im Hydrauliksystem erfolgt durch das Steuerventil die Verteilung des Volumenstroms auf die die einzelnen Funktionen antreibenden Hydraulikmotoren. Durch diese Anordnung der Hydraulikmotoren kommt es durch Druckunterschiede am Steuerventil zu einer Beeinträchtigung der einzelnen Funktionen. Wird beispielsweise nur eine einzige Funktion, d.h. ein einziger Hydromotor, mit geringem Hydraulikflüssigkeitsvolumen bedient, wird die größere Restmenge an Hydraulikflüssigkeit in den Flüssigkeitstank zurückgeführt. Da die Rückführung über ein Druckbegrenzungsventil erfolgt, kommt es aufgrund der größeren Restmenge zu einer starken Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit. Im schlechtesten Fall kann dies zur Abschaltung des Baggers führen. Darüber hinaus kann es aufgrund der Anordnung der Hydraulikmotoren in einem gemeinsamen Kreislauf zu Schwankungen des Volumenstroms kommen, die die Leistung des Arbeitsgeräts beeinträchtigen
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydrauliksystem für ein Arbeitsgerät, insbesondere für ein zum Anbau an einen Bagger geeignetes Ramm- oder Bohrgerät, zur Verfügung zu stellen, bei dem derartige Druckunterschiede und Schwankungen im Volumenstrom vermieden werden und so ein zuverlässiges Hydrauliksystem zur Verfügung zu stellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Hydrauliksystem für ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Ramm- oder Bohrgerät zum Anbau an einen Bagger, aufweisend eine Hydraulikmotoreinheit, wobei die Hydraulikmotoreinheit eine Mehrzahl an Hydraulikmotoren umfasst, einen Vorlauf und einen Rücklauf für eine Hydraulikflüssigkeit zur und von der Hydraulikmotoreinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlauf einen Mengenteiler aufweist, der einen am Vorlauf anliegenden Volumenstrom auf eine Mehrzahl an je einen Hydraulikmotor aufweisenden Hydraulikkreisläufen aufteilt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass jeder Hydraulikmotor über einen eigenen Hydraulikkreislauf angetrieben werden kann. Es liegen somit verschiedene Hydraulikkreisläufe für die verschiedenen Funktionen des Arbeitsgeräts vor. An den einzelnen Funktionen anliegender Druck und Volumenstrom können für jede Funktion einzeln eingestellt und kontrolliert werden. Weiterhin fungiert der Mengenteiler als Druckübersetzer. Wird nur eine Funktion mit geringem Volumenstrom bedient, fördert der Mengenteiler den Restvolumenstrom zurück in den Tank für Hydraulikflüssigkeit. Ungewollte Druckunterschiede und Schwankungen im Volumenstrom werden so vorteilhaft vermieden.
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Als Hydraulikflüssigkeit ist üblicherweise ein Hydrauliköl vorgesehen. Vorlauf, Rücklauf und Hydraulikmotoreinheit bilden zusammen mit einer an Vor- und Rücklauf angeschlossenen Hydraulikpumpe ein hydrostatisches Getriebe. Die Pumpe kann beispielsweise mechanisch durch einen Motor angetrieben werden und so die mechanische Energie des Motors in hydraulische Energie umwandeln. An den Hydraulikmotoren der Hydraulikmotoreinheit wird diese hydraulische Energie in mechanische Arbeit rückübersetzt. Dabei bezeichnet Hydraulikmotoreinheit lediglich eine Mehrzahl, d.h. mindestens zwei, Hydraulikmotoren. Diese Motoren müssen weder in einem Bauteil angeordnet, noch anderweitig miteinander verbunden sein. Da sie verschiedene Funktionen des Arbeitsgeräts antreiben, sind sie üblicherweise in verschiedenen Komponenten des Arbeitsgeräts angeordnet. Der Rücklauf der Hydraulikflüssigkeit erfolgt in einen Tank, der mit der Hydraulikpumpe verbunden ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Mengenteiler und dem Hydraulikmotor mindestens ein Steuerventil angeordnet ist. Der Volumenstrom des Vorlaufs wird also nicht wie im Stand der Technik von einem Steuerventil ausgehend den einzelnen Hydraulikmotoren zugeleitet, sondern von einem Mengenteiler geteilt und erst dann Steuerventilen zugeleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem Hydraulikmotor der Hydraulikmotoreinheit mindestens ein Steuerventil vorgeschaltet. Jeder Funktion ist somit ihr eigenes Steuerventil zugeordnet. Der Mengenteiler stellt sicher, dass unabhängig vom Betrieb der einzelnen Funktionen an jedem Steuerventil ein definierter Volumenstrom vorliegt. Es wird somit vorteilhaft vermieden, dass sich die einzelnen Funktionen gegenseitig negativ beeinträchtigen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Steuerventil mit dem Rücklauf verbunden. Die Rückführung der Hydraulikflüssigkeit in den Tank erfolgt von den einzelnen Steuerventilen separat in den Rücklauf. Im Rücklauf wird der Volumenstrom wieder vereint.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Mengenteiler mehrstufig ausgeführt ist und jede Stufe je eine Hydraulikpumpe umfasst. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verdrängungsvolumen mindestens zweier Hydraulikpumpen voneinander verschieden ist. Mittels der Hydraulikpumpen kann der am Mengenteiler eingehende Volumenstrom in eine Mehrzahl an Kreisläufen gepumpt werden, wobei in jedem Kreislauf ein definierter Volumenstrom eingestellt werden kann. Der durch die jeweilige Hydraulikpumpe des Mengenteilers einstellbare Volumenstrom ist durch das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe bestimmt. Bevorzugt liegt in mindestens zwei Kreisläufen, d.h. an zwei Funktionen, ein unterschiedlicher Volumenstrom vor. Der einstellbare Volumenstrom und somit das Verdrängungsvolumen der jeweiligen Hydraulikpumpe des Mengenteilers ist bevorzugt auf die durch die Pumpe bediente Funktion, insbesondere deren Leistung, abgestimmt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Mengenteiler mehr Stufen aufweist als das Hydrauliksystem Hydraulikkreisläufe. Der Mengenteiler ist also vorteilhaft geeignet, den eingehenden Volumenstrom in mehr Kreisläufe zu teilen als Funktionen bedient werden müssen. Mindestens eine Stufe kann so bevorzugt zwischen zwei Kreisläufen hin- und hergeschaltet werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Wegeventils geschehen. Dazu ist der mindestens einen Stufe ein Wegeventil nachgeschaltet, dass den Volumenstrom in einer ersten Stellung einem ersten Kreislauf zuführt und in einer zweiten Stellung einem zweite Kreislauf zuführt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Hydraulikkreislauf mit mindestens zwei Stufen des Mengenteilers verbunden ist. Bevorzugt ist der mindestens eine Hydraulikkreislauf fest mit einer ersten Stufe verbunden, während die zweite Stufe, beispielsweise mittels eines Wegeventils, zuschaltbar ist. Hierdurch kann der im mindestens einen Hydraulikkreislauf anliegende Volumenstrom vorteilhaft variiert werden. Insbesondere ist es hierdurch möglich, den mindestens einen Hydraulikkreislauf und damit den in diesem Kreislauf angeordneten Motor in einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus zu betreiben. Es ist beispielsweise denkbar, dass der entsprechende Hydraulikmotor einen ersten Betriebsmodus zum langsamen Antreiben einer Komponente aufweist und einen zweiten Betriebsmodus zum schnellen Antreiben einer Komponente. Im ersten Betriebsmodus ist der entsprechende Hydraulikkreislauf nur mit der ersten Stufe verbunden, im zweiten Betriebsmodus wird zusätzlich die Verbindung zur zweiten Stufe hergestellt. Diese Verbindung kann beispielsweise durch ein 4/2-Wegeventil hergestellt werden. Hierdurch werden im zweiten Betriebsmodus vorteilhaft sowohl der erste und als auch der zweite Volumenstrom dem entsprechenden Hydraulikmotor zugeführt und die Leistung somit erhöht. Es wird hierdurch ein Hydrauliksystem zur Verfügung gestellt, das mindestens eine Funktion, d.h. mindestens einen Hydraulikmotor, in zwei Betriebsmodi antreiben kann, wobei der erste und zweite Betriebsmodus sich in der durch den Motor erbringbaren Leistung unterscheiden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Stufe mittels eines Umschaltventils mit mindestens einem ersten oder einem zweiten Hydraulikkreislauf verbunden werden kann. Bevorzugt wird in einem ersten Betriebsmodus der erste Hydraulikkreislauf über eine erste Stufe mit einem ersten Volumenstrom bedient und der zweite Hydraulikkreislauf über eine zweite Stufe mit einem zweiten Volumenstrom bedient. In einem zweiten Betriebsmodus wird der erste Volumenstrom dem zweiten Hydraulikkreislauf zugeführt. Hierdurch wird vorteilhaft die erbringbare Leistung im zweiten Hydraulikkreislauf erhöht, während der erste Hydraulikkreislauf abgeschaltet ist. Der Volumenstrom kann so vorteilhaft ausschließlich den Kreisläufen zugeführt werden, deren Leistung im entsprechenden Betriebsmodus notwendig ist. Das Umschaltventil ist dabei bevorzugt als 4/2-Wegeventil ausgeführt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass dem Umschaltventil im ersten und/oder zweiten Hydraulikkreislauf ein Rückschlagventil nachgeschaltet ist. Hierdurch wird vorteilhaft vermieden, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten und/oder zweiten Hydraulikkreislauf zurück in das Umschaltventil gelangt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Hydraulikmotoreinheit einen ersten Hydraulikmotor, insbesondere für einen Vibratorantrieb, einen zweiten Hydraulikmotor, insbesondere für einen Bohrantrieb, und einen dritten Hydraulikmotor, insbesondere für einen Antrieb zum Verfahren eines Bohrmastes und/oder Bohrschlittens, aufweist. Das Hydrauliksystem treibt bevorzugt drei Komponenten an: eine erste Komponenten zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung, eine zweite Komponenten zur Erzeugung einer Rotationsbewegung und eine dritte Komponente zur Erzeugung einer Translationsbewegung. Es ist denkbar, dass jede dieser Komponenten einen oder mehrere Hydraulikmotoren zur Erzeugung der entsprechenden Bewegung aufweist. Bevorzugt wird der Volumenstrom mittels eines vierstufigen Mengenteilers in vier Volumenströme geteilt. Dabei ist ein erster Volumenstrom über ein erstes Steuerventil der ersten Komponente zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung zuleitbar. Die erste Stufe ist hierzu mit einem ersten Steuerventil verbunden, das wiederum mit einem Vorlauf und einem Rücklauf zur ersten Komponente verbunden ist. Der zweite Volumenstrom ist über ein zweites Steuerventil der zweiten Komponente zur Erzeugung einer Rotationsbewegung zuleitbar. Die zweite Stufe ist hierzu mit einem zweiten Steuerventil verbunden, das wiederum mit einem Vorlauf und einem Rücklauf zur zweiten Komponente verbunden ist. Der dritte Volumenstrom kann je nach Betriebsmodus der zweiten oder der dritten Komponente zugeleitet werden. Hierzu ist der dritte Volumenstrom mit der zweiten und der dritten Komponente mittels eines Umschaltventils verbunden. Das Umschaltventil ist derart ausgeführt, dass der dritte Volumenstrom in einer ersten Stellung des Ventils der zweiten Komponente zugeführt wird und in einer zweiten Stellung des Ventils der dritten Komponente. Es ist beispielsweise denkbar, dass die dritte und vierte Stufe mit einem 4/2-Wegeventil derart verbunden sind, dass in der ersten Stellung des Ventils die dritte Stufe mit der zweiten Komponente und die vierte Stufe mit der dritten Komponente verbunden ist. In der zweiten Stellung des Ventils sind dritte und vierte Stufe mit der dritten Komponente verbunden. Die zweite Komponente wird in dieser Stellung ausschließlich über die zweite Stufe versorgt. Der vierte Volumenstrom ist über ein drittes Steuerventil der dritten Komponente zur Erzeugung einer Translationsbewegung zuleitbar. Die vierte Stufe ist hierzu mit einem dritten Steuerventil verbunden, das wiederum mit einem Vorlauf und einem Rücklauf zur dritten Komponente verbunden ist. Es ist somit vorteilhaft möglich, zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus hin- und herzuschalten, wobei im zweiten Betriebsmodus die zweite Komponente allein über die zweite Stufe betrieben und die dritte Komponente mit erhöhter Leistung betrieben wird. Insbesondere ist es so möglich, zwischen einem langsamen und einem schnellen Betrieb der dritten Komponente hin- und herzuschalten. Im langsamen Betrieb der dritten Komponente können Bohrmast bzw. Bohrschlitten langsam verfahren werden. Hierzu ist die Versorgung mittels der vierten Stufe ausreichend. Die zweite Komponente, d.h. der Bohrantrieb, kann normal mittels der zweiten und dritten Stufe betrieben werden. Im schnellen Betrieb der dritten Komponente können Bohrmast bzw. Bohrschlitten schnell verfahren werden. Zusätzlich zum Volumenstrom der vierten Stufe treibt hier der Volumenstrom der dritten Stufe die dritte Komponente an. Die zweite Komponente kann in diesem Betriebsmodus nur mit reduzierter Leistung betrieben werden. Es steht nur der Volumenstrom der zweiten Stufe zur Verfügung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Mengenteiler ein Zahnradmengenteiler ist.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Ramm- oder Bohrgerät zum Anbau an einen Bagger, aufweisend ein Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11. Insbesondere ist das Arbeitsgerät mittels Hydraulikschläuchen mit einer Ventilsektion eines Baggers verbindbar. Das Arbeitsgerät weist die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem diskutierten Vorteile auf.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Mengenteiler einen Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit in mindestens einen ersten und einen zweiten Volumenstrom teilt, die einem ersten bzw. zweiten Hydraulikkreislauf zugeleitet werden, wobei der erste Volumenstrom von dem zweiten Volumenstrom verschieden ist. Das Verfahren weist die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem diskutierten Vorteile auf. Insbesondere wird mittels des Verfahrens eine druckunabhängige Volumenstromsteuerung im Hydrauliksystem ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und zweite Volumenstrom in Abhängigkeit von der im ersten und zweiten Hydraulikkreislauf zum Betrieb eines ersten und zweiten Hydraulikmotors benötigten Leistung eingestellt werden. Vorteilhaft kann die durch das Hydrauliksystem zur Verfügung gestellte Energie auf die verschiedenen Motoren dem Bedarf nach aufgeteilt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mittels Umschaltventil der erste Volumenstrom des ersten Hydraulikreislaufs dem zweiten Hydraulikkreislauf zugeführt wird. Insbesondere werden mittels eines Umschaltventils durch den Mengenteiler erzeugte Volumenströme je nach Stellung des Ventils verschiedenen Kreisläufen zugeleitet. Hierdurch lässt sich das Hydrauliksystem vorteilhaft in verschiedenen Betriebsmodi bedienen. Die Betriebsmodi unterscheiden sich dabei durch den in den verschiedenen Kreisläufen anliegenden Volumenstrom, d.h. den durch die entsprechenden Hydraulikmotoren erbringbare Leistung.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen hydraulischen Schaltplan für ein Hydrauliksystem gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt einen hydraulischen Schaltplan für ein Hydrauliksystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist ein hydraulischer Schaltplan für ein Hydrauliksystem 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Solche Hydrauliksysteme 1 werden beispielsweise als Antrieb für Arbeitsgeräte verwendet, die zum Anbau an einen Bagger geeignet sind. Insbesondere umfasst das Arbeitsgerät ein Ramm- oder Bohrgerät zum Anbau an einen Bagger. Das aus dem Stand der Technik bekannte Hydrauliksystem 1 weist eine Hydraulikmotoreinheit 2 auf. Die Hydraulikmotoreinheit 2 umfasst eine Mehrzahl an Hydraulikmotoren. Typischerweise weist die Hydraulikmotoreinheit 2 einen ersten Hydraulikmotor zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung 3, einen zweiten Hydraulikmotor zur Erzeugung einer Rotationsbewegung 4 und einen dritten Hydraulikmotor zur Erzeugung einer Translationsbewegung 5 auf. Der erste Hydraulikmotor 3 treibt dabei einen Vibrator an, der zweite Hydraulikmotor 4 einen Bohrhammer, gegebenenfalls mit Schlagwerk und der dritte Hydraulikmotor 5 den Bohrmast bzw. den Bohrschlitten des Arbeitsgeräts. Die einzelnen Hydraulikmotoren 3, 4, 5 sind dabei üblicherweise in getrennten Komponenten angeordnet. Die Zu- und Ableitungen 6, 7 der einzelnen Motoren 3, 4, 5 sind mit einem gemeinsamen Steuerventil 8 verbunden. Mittels eines Vorlaufs 9 wird dem Steuerventil 8 Hydraulikflüssigkeit zugeführt und mittels des Rücklaufs 10 abgeführt. Sowohl Vorlauf 9 als auch Rücklauf 10 weisen üblicherweise je ein Druckbegrenzungsventil 11, 12 auf. Die Druckbegrenzungsventile 11, 12 sind mittels eines Anschlussumschaltventils 13 mit einer Hydraulikpumpe bzw. einem Tank für Hydraulikflüssigkeit verbindbar. Das Anschlussumschaltventil 13 ist bevorzugt ein 6/3-Wegeventil mit hydraulischer Vorsteuerung. Die Verbindung zu Pumpe bzw. Tank erfolgt über die Ventilsektion 14 des Baggers. Die Anbindung des Hydrauliksystems 1 an die Ventilsektion 14 erfolgt über Hydraulikschläuche. Der durch die Pumpe erzeugte Gesamtvolumenstrom 15 wird mittels des Vorlaufs 9 dem Steuerventil 8 zugeführt. Am Steuerventil 8 erfolgt die Aufteilung des Volumenstroms 15 auf die einzelnen Komponenten. Ein erster, zweiter und dritter Volumenstrom werden jeweils dem ersten, zweiten und dritten Hydraulikmotor zugeführt. Üblicherweise beträgt der Gesamtvolumenstrom 290 I/min. Der am ersten und zweiten Hydraulikmotor 3, 4 jeweils anliegende Volumenstrom ist bevorzugt größer als der am dritten Hydraulikmotor 5 anliegende Volumenstrom. Idealerweise liegt am ersten Hydraulikmotor 3 ein Volumenstrom von 110 l/min, am zweiten Hydraulikmotor 4 ein Volumenstrom von 110 l/min und am dritten Hydraulikmotor 5 ein Volumenstrom von 35 I/min an. Durch die Steuerung der Volumenströme für den ersten, zweiten und dritten Hydraulikmotor 3, 4, 5 durch ein gemeinsames Steuerventil 8 können sich die einzelnen Komponenten 3, 4, 5 nachteilig beeinflussen. Insbesondere kommt es beim Einschalten des Bohrantriebs 4 zu einem Einbruch der Leistung am Vibrationsantrieb 3 und damit zu einem Einbruch der Arbeitsfrequenz des Vibrators. Hierdurch wird der Arbeitsfortschritt stark gemindert. Bei ausschließlichem Betrieb der Komponente mit niedrigem Volumenstrom, d.h. in diesem Fall dem Antrieb des Bohrmastes 5, kommt es außerdem zu einer starken Erhitzung der Hydraulikflüssigkeit. Bei Überhitzung kann dies zur Abschaltung des Hydrauliksystems 1 führen. Grund für die starke Erhitzung der Hydraulikflüssigkeit ist die Rückführung des verbleibenden, an keiner Arbeitskomponente genutzten Restvolumenstroms über das Druckbegrenzungsventil 12.
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In 2 ist ein hydraulischer Schaltplan für ein Hydrauliksystem 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem 1 unterscheidet sich von dem aus dem Stand der Technik bekannten Hydrauliksystem vornehmlich durch die Anordnung eines Mengenteilers 16, der den einzelnen Komponenten 3, 4, 5 vorgeschaltet ist. Der Mengenteiler 16 ist direkt mit dem Vorlauf 9 verbunden. Bevorzugt ist der Mengenteiler 16 vierstufig ausgeführt und teilt den eingehenden Gesamtvolumenstrom 15 in einen ersten, zweiten, dritten und vierten Volumenstrom 17, 18, 19 und 20. Besonders bevorzugt ist der Mengenteiler 16 als Zahnradmengenteiler ausgeführt und weist vier Hydraulikpumpen auf. Beispielsweise unterscheiden sich die Hydraulikpumpen des Mengenteilers 16 in ihrem Verdrängungsvolumen, so dass die einzelnen Stufen des Mengenteilers 16 einen unterschiedlichen Volumenstrom erzeugen. Es ist denkbar, dass eine erste und eine zweite Hydraulikpumpe je ein Verdrängungsvolumen von 82 ccm aufweisen und eine dritte und eine vierte Hydraulikpumpe je ein Verdrängungsvolumen von 27 ccm aufweisen. Entsprechend betragen der erste und zweite Volumenstrom 17, 18 je 110 l/min und der dritte und vierte Volumenstrom 19, 20 je 35 I/min. Der ersten Stufe 24 des Mengenteilers 16 ist ein erstes Steuerventil 21 nachgeschaltet. Dieses reguliert den Zu- und Rückfluss zum ersten Hydraulikmotor 3. Das erste Steuerventil 21 ist außerdem mit dem Rücklauf 10 verbunden. Die zweite Stufe 25 des Mengenteilers 16 ist mit einem zweiten Steuerventil 22 verbunden, das den Zu- und Rückfluss zum zweiten Hydraulikmotor 4 reguliert. Das zweite Steuerventil 22 ist weiterhin mit dem Rücklauf 10 verbunden. Entsprechend ist der vierten Stufe 27 des Mengenteilers 16 ein drittes Steuerventil 23 nachgeschaltet, das den Zu- und Rückfluss zum dritten Hydraulikmotor 5 reguliert und mit dem Rücklauf 10 verbunden ist. Die dritte Stufe 26 des Mengenteilers 16 ist über eine Hydraulikleitung mit dem Kreislauf der zweiten Stufe 25 verbunden. Insbesondere ist die Hydraulikleitung zwischen zweiter Stufe 25 und zweitem Steuerventil 22 mit dem Kreislauf der zweiten Stufe 25 verbunden. Der dritten Stufe 26 ist in der Hydraulikleitung ein Umschaltventil 29 angeordnet. Das Umschaltventil 29 erlaubt bevorzugt eine Zuführung des dritten Volumenstroms 19 in den Kreislauf der vierten Stufe 27. Bevorzugt ist das Umschaltventil 29 der dritten und der vierten Stufe 26, 27 nachgeschaltet. In einer ersten Stellung ist die dritte Stufe 26 mit dem Kreislauf der zweiten Stufe 25 verbunden und die vierte Stufe 27 mit dem Kreislauf der vierten Stufe 27, so dass der dritte Volumenstrom 19 dem zweiten Kreislauf, d.h. dem zweiten Hydraulikmotor 4, zugeführt wird und der vierte Volumenstrom 20 dem dritten Kreislauf, d.h. dem dritten Hydraulikmotor 5. In einer zweiten Stellung des Umschaltventils 29 ist die dritte Stufe 26 mit dem Kreislauf der dritten Stufe 26 verbunden. Die vierte Stufe 27 bleibt mit dem Kreislauf der vierten Stufe 27 verbunden. Der dritte Volumenstrom 19 kann so vorteilhaft dem dritten Kreislauf, d.h. dem dritten Hydraulikmotor 5, zugeführt werden. Das Umschaltventil 29 ist bevorzugt als 4/2-Wegeventil mit hydraulischer Steuerung ausgeführt. Mit Hilfe des Umschaltventils 29 sind ein erster und ein zweiter Betriebsmodus des Hydrauliksystems 1 einstellbar. Im ersten Betriebsmodus wird der zweite Hydraulikmotor 4 mit einem erhöhten Volumenstrom versorgt, der sich aus zweitem und dritten Volumenstrom 18, 19 speist. Im zweiten Betriebsmodus wird der dritte Hydraulikmotor 5 mit einem erhöhten Volumenstrom versorgt, der sich aus drittem und viertem Volumenstrom 19, 20 speist. Bevorzugt sind dritter und vierter Volumen-Hydraulikmotor 5 im Vergleich zum ersten Betriebsmodus verdoppelt wird. Der erste Betriebsmodus entspricht somit einem leistungsärmeren Betriebsmodus des dritten Hydraulikmotors 5, während der zweite Betriebsmodus eine höhere Leistung zur Verfügung stellt. Beispielsweise kann der erste Betriebsmodus einem langsamen Verfahren des Bohrmastes dienen und der zweite Betriebsmodus einem schnellen Verfahren des Bohrmastes. Bevorzugt beträgt der im ersten Betriebsmodus am dritten Steuerventil 23 anliegende Volumenstrom 35 l/min und der im zweiten Betriebsmodus am dritten Steuerventil 23 anliegende Volumenstrom 70 I/min. Ein in der Zuleitung zum Kreislauf der zweiten Stufe 25 angeordnetes Rückschlagventil 28 verhindert einen Rückfluss des zweiten Volumenstroms 18 in die dritte Stufe 26, insbesondere in der zweiten Stellung des Umschaltventils 29. Bevorzugt ist das Rückschlagventil 28 dem Umschaltventil 29 nachgeschaltet. Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem 1 hat gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Hydrauliksystem den Vorteil, dass an den Steuerventilen 21, 22, 23 immer ein definierter Volumenstrom und damit Druck anliegt. Der Mengenteiler 16 verhindert eine negative Beeinflussung der einzelnen Komponenten 3, 4, 5 untereinander. Ein Einbruch der Leistungsfähigkeit einer der Komponenten 3, 4, 5 aufgrund der Zuschaltung einer zweiten und/oder dritten Komponente wird so vorteilhaft verhindert. Wird nur eine einzige Komponente betrieben, beispielsweise die mit den niedrigsten Volumenstrom beanspruchende dritte Komponente 5, fördert der Mengenteiler 16 den Restvolumenstrom über die übrigen Steuerventile, beispielsweise das erste und zweite Steuerventil 21, 22, zurück in den Tank. Die in diesem Fall ungenutzten Stufen 24, 25 und gegebenenfalls 26, des Mengenteilers 16 arbeiten hier als Motor und unterstützen die Stufe 27 (und gegebenenfalls 26) der arbeitenden Ventilsektion, d.h. des dritten Steuerventils 23. Der Mengenteiler 16 fungiert in diesem Fall vorteilhaft als Druckübersetzer. Eine Erhitzung oder sogar Überhitzung der Hydraulikflüssigkeit wird so vorteilhaft vermieden, eine ungewollte Abschaltung des Hydrauliksystems und/oder der Arbeitsgeräts so wirksam vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Hydraulikmotoreinheit
- 3
- Erster Hydraulikmotor zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung
- 4
- Zweiter Hydraulikmotor zur Erzeugung einer Rotationsbewegung
- 5
- Dritter Hydraulikmotor zur Erzeugung einer Translationsbewegung
- 6
- Zuleitung
- 7
- Ableitung
- 8
- Steuerventil
- 9
- Vorlauf
- 10
- Rücklauf
- 11
- Druckbegrenzungsventil Vorlauf
- 12
- Druckbegrenzungsventil Rücklauf
- 13
- Anschlussumschaltventil
- 14
- Ventilsektion Bagger
- 15
- Gesamtvolumenstrom
- 16
- Mengenteiler
- 17
- Erster Volumenstrom
- 18
- Zweiter Volumenstrom
- 19
- Dritter Volumenstrom
- 20
- Vierter Volumenstrom
- 21
- Erstes Steuerventil
- 22
- Zweites Steuerventil
- 23
- Drittes Steuerventil
- 24
- Erste Stufe
- 25
- Zweite Stufe
- 26
- Dritte Stufe
- 27
- Vierte Stufe
- 28
- Rückschlagventil
- 29
- Umschaltventil
