DE102020106726A1 - Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive - Google Patents

Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive Download PDF

Info

Publication number
DE102020106726A1
DE102020106726A1 DE102020106726.7A DE102020106726A DE102020106726A1 DE 102020106726 A1 DE102020106726 A1 DE 102020106726A1 DE 102020106726 A DE102020106726 A DE 102020106726A DE 102020106726 A1 DE102020106726 A1 DE 102020106726A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydraulic
valve
pressure
drive system
bypass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020106726.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans Reinhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Werk Nenzing GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Nenzing GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Werk Nenzing GmbH filed Critical Liebherr Werk Nenzing GmbH
Priority to DE102020106726.7A priority Critical patent/DE102020106726A1/en
Priority to FR2101903A priority patent/FR3108154A1/en
Publication of DE102020106726A1 publication Critical patent/DE102020106726A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4148—Open loop circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4043—Control of a bypass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H2059/6838—Sensing gearing status of hydrostatic transmissions
    • F16H2059/6876—Sensing gearing status of hydrostatic transmissions the motor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/46—Automatic regulation in accordance with output requirements
    • F16H61/47—Automatic regulation in accordance with output requirements for achieving a target output speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem mit einem hydraulischen Drehantrieb, wobei eine Bypass-Leitung zum Drehantrieb vorgesehen ist, die mittels wenigstens eines gesteuerten Bypass-Ventils freigebar ist, und wobei das Bypass-Ventil abhängig von der Drehzahl des Drehantriebs steuerbar ist und bei Überschreiten eines Drehzahlgrenzwertes öffnet.The invention relates to a hydraulic drive system with a hydraulic rotary drive, wherein a bypass line for the rotary drive is provided, which can be released by means of at least one controlled bypass valve, and wherein the bypass valve is controllable depending on the speed of the rotary drive and when one is exceeded Speed limit value opens.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem mit wenigstens einem hydraulischen Drehantrieb.The invention relates to a hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive.

Hydrauliksysteme weisen aufgrund der Elastizität ihrer Werkstoffe und des beinhalteten Druckmediums immer ein gewisses Energiespeichervermögen auf, die sogenannte „Kapazität“. Mit ansteigendem Innendruck werden das Druckmedium komprimiert und die Hydraulikleitungen gedehnt. Die hierzu aufgewendete Formänderungsarbeit wird als Spannungszustand in beiden Materialien elastisch gespeichert und bei Druckentlastung wieder an das Druckmedium abgegeben. Das kapazitive Speichervermögen hängt im Wesentlichen von der Leitungslänge der verbauten Hydraulikleitungen sowie dem Einsatz interner Druckspeicher ab.Due to the elasticity of their materials and the pressure medium they contain, hydraulic systems always have a certain energy storage capacity, the so-called "capacity". As the internal pressure increases, the pressure medium is compressed and the hydraulic lines stretched. The deformation work required for this is elastically stored as a state of tension in both materials and released back to the pressure medium when the pressure is released. The capacitive storage capacity essentially depends on the length of the installed hydraulic lines and the use of internal pressure accumulators.

Die Druckerzeugung erfolgt in hydraulischen Antriebssystemen einerseits durch Hydraulikpumpen, andererseits durch die an Verbrauchern (hier bspw. ein hydraulischer Drehantrieb) anliegenden Lasten. Bei einer plötzlichen Entlastung, bspw. Durchdrehen eines Antriebsrades, Seilriss an einem Windenantrieb, Anbohren einer Kaverne, usw., kann die kapazitiv gespeicherte Energie unverzüglich freigesetzt werden und eine schlagartige Beschleunigung des Drehantriebs bewirken. Je größer die Kapazität, desto größer ist die plötzlich freigegebene Energie, was je nach Systemdimensionierung zu einer Überlastung der Verbraucher, d.h. einem Überschreiten der zulässigen Drehzahlen eines verbauten Drehantriebes führen kann. Dies kann zum spontanen Ausfall der Anlage aufgrund exzessiver Überschreitung zulässiger Fliehkräfte oder in minderschweren Fällen zu Dauerschäden aufgrund von Kavitation führen. In der Praxis wird das beschriebene Phänomen allerdings trotzdem häufig ignoriert.The pressure is generated in hydraulic drive systems on the one hand by hydraulic pumps, on the other hand by the loads applied to consumers (here, for example, a hydraulic rotary drive). In the event of sudden relief, for example a drive wheel spinning, a rope break on a winch drive, drilling into a cavern, etc., the capacitively stored energy can be released immediately and cause the rotary drive to accelerate suddenly. The greater the capacity, the greater the suddenly released energy, which, depending on the system dimensioning, can overload the consumer, i.e. exceed the permissible speeds of a built-in rotary drive. This can lead to spontaneous failure of the system due to excessive exceeding of permissible centrifugal forces or, in less severe cases, to permanent damage due to cavitation. In practice, however, the phenomenon described is often ignored.

Das bisher überschaubare Angebot von Lösungsvorschlägen setzt überwiegend auf eine elektronische Regelung, die bei erkannter Drehzahlüberschreitung die Hydraulikdruckversorgung zurückfährt. Eine solche Vorgehensweise führt jedoch nur zu begrenztem Erfolg, da aufgrund der Übertragungs- und Verarbeitungsgeschwindigkeit von Mess- und Steuersignalen sowie der begrenzten Verstellgeschwindigkeit handelsüblicher Hydraulikkomponenten eine nichtvernachlässigbare zeitliche Verzögerung unvermeidbar ist. Hinzu kommt, dass die kapazitiv gespeicherte Energie mit extrem hoher Leistung an das System abgegeben wird, welche die Antriebsleistung um ein mehrfaches übertrifft. Das Zurückfahren des Antriebs hat in der Folge nur eine geringe Wirkung.The previously manageable range of proposed solutions mainly relies on an electronic control system that reduces the hydraulic pressure supply when it detects that the engine speed is exceeded. However, such a procedure only leads to limited success, since a non-negligible time delay is unavoidable due to the transmission and processing speed of measurement and control signals and the limited adjustment speed of commercially available hydraulic components. In addition, the capacitively stored energy is delivered to the system with extremely high power, which exceeds the drive power many times over. As a result, the retraction of the drive has only a minor effect.

Ebenso sind Systeme aus dem Stand der Technik bekannt, die eine Überdrehzahl durch einen Anstieg des Staudrucks in der Rücklaufleitung detektieren. In Reaktion wird der Querschnitt eines Bremsventils verengt, um den betroffenen Antrieb abzubremsen. Ein Problem dieses Lösungsansatzes besteht darin, dass der Staudruck der Rücklaufleitung nicht nur von der Fördermenge und damit der Drehzahl des Antriebs abhängt, sondern auch anderen Einflüssen, wie Öltemperatur, parallel betriebene Verbraucher, etc. unterliegt. Um derartige Einflüsse als Staudruckursache ausblenden zu können, wird der Grenzwert, ab diesem eine Überdrehzahl angenommen wird, relativ hoch angesetzt.Systems are also known from the prior art which detect an overspeed due to an increase in the dynamic pressure in the return line. In response, the cross section of a brake valve is narrowed in order to brake the affected drive. One problem with this approach is that the back pressure of the return line not only depends on the delivery rate and thus the speed of the drive, but is also subject to other influences, such as oil temperature, consumers operated in parallel, etc. In order to be able to hide such influences as the cause of back pressure, the limit value from which an overspeed is assumed is set relatively high.

Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung besteht daher darin, einen verbesserten Lösungsansatz aufzuzeigen, der die oben genannten Nachteile zu überwinden weiß.The object of the present application is therefore to show an improved approach that knows how to overcome the above-mentioned disadvantages.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein hydraulisches Antriebssystem mit wenigstens einem hydraulischen Drehantrieb gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen des Systems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the system are the subject matter of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystem wird vorgeschlagen, eine Bypass-Leitung zum Drehantrieb anzuordnen. Innerhalb der Bypass-Leitung ist wenigstens ein vorsteuerbares Bypass-Ventil integriert, das bei Bedarf die Bypass-Leitung öffnet und dadurch eine Verbindung zwischen der Hoch- und Niederdruckleitung der Antriebshydraulik, d.h. der Versorgungsleitung des Drehantriebes freigibt. Das Bypass-Ventil ist abhängig von der Drehzahl des Drehantriebs steuerbar, wodurch eine automatische Ventilöffnung ausgelöst wird, wenn die Drehzahl des Drehantriebs einen definierbaren Drehzahlgrenzwert überschreitet. Dadurch wird effektiv und ohne nennenswerte Verzögerung ein Bypass zum Drehantrieb geschaltet. Durch den Druckausgleich reduziert sich die Druckversorgung des Drehantriebs schlagartig und eine weitere Beschleunigung des Antriebs über die zulässige Drehzahl hinaus wird effektiv verhindert.In the hydraulic drive system according to the invention, it is proposed to arrange a bypass line to the rotary drive. At least one pilot-controllable bypass valve is integrated within the bypass line, which opens the bypass line when required and thereby enables a connection between the high and low pressure lines of the drive hydraulics, i.e. the supply line of the rotary drive. The bypass valve can be controlled as a function of the rotational speed of the rotary drive, whereby an automatic valve opening is triggered if the rotational speed of the rotary drive exceeds a definable speed limit value. As a result, a bypass to the rotary drive is switched effectively and without noticeable delay. The pressure equalization reduces the pressure supply to the rotary drive suddenly and further acceleration of the drive beyond the permissible speed is effectively prevented.

Das wenigstens eine Bypass-Ventil weist bevorzugt ein hydraulisches Vorsteuerventil auf, um mittels Steuerdruck den Ventilzustand bzw. Öffnungsgrad des Bypass-Ventils einstellen zu können. Übersteigt der anliegende Steuerdruck einen Grenzdruck, wird das Ventil geöffnet, ansonsten schliesst das Ventil und der Bypass ist nicht geschaltet.The at least one bypass valve preferably has a hydraulic pilot valve in order to be able to set the valve state or degree of opening of the bypass valve by means of control pressure. If the applied control pressure exceeds a limit pressure, the valve is opened, otherwise the valve closes and the bypass is not switched.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei dieser innerhalb der Bypass-Leitung zwei Bypass-Ventile in Serie geschaltet sind. Besonders bevorzugt sind beide Bypass-Ventile hydraulisch vorgesteuert und werden idealerweise mit demselben Steuerdruck beaufschlagt.An embodiment of the invention is preferred in which two bypass valves are connected in series within the bypass line. Both bypass valves are particularly preferably hydraulically pilot-controlled and ideally are subjected to the same control pressure.

Bei einer Variante der Bypass-Ventile mit hydraulischer Vorsteuerung wird der dort anliegende Steuerdruck gemäß vorteilhafter Ausführungsform abhängig von einem von der Drehzahl des Drehantriebes abhängigen Volumenstrom erzeugt. Damit ergibt sich eine entsprechende Relation zwischen der Drehzahl des Drehantriebs und den Steuerdruck, sodass eine Drehzahlerhöhung zu einem Anstieg des Steuerdruckes führt und bei Bedarf ein Öffnen des Bypasses auslöst. Die Erzeugung des drehzahlabhängigen Volumenstroms kann gemäß einer Ausführungsvariante durch eine Hydraulikpumpe, insbesondere Konstantpumpe, erfolgen, die mechanisch mit dem Drehantrieb gekoppelt ist.In a variant of the bypass valves with hydraulic pilot control, the control pressure applied there is generated, according to an advantageous embodiment, as a function of a volume flow that is dependent on the speed of the rotary drive. This results in a corresponding relationship between the speed of the rotary drive and the control pressure, so that an increase in speed leads to an increase in the control pressure and, if necessary, triggers the bypass to open. According to one embodiment variant, the speed-dependent volume flow can be generated by a hydraulic pump, in particular a fixed displacement pump, which is mechanically coupled to the rotary drive.

Die Pumpendruckseite steht mittelbar oder unmittelbar mit dem Vorsteuerventil wenigstens eines der Bypass-Ventile in Verbindung. Sinnvollerweise bewirkt die mechanische Kopplung zwischen Hydraulikpumpe und Drehantrieb eine Proportionalität der Pumpendrehzahl gegenüber der Drehzahl des Drehantriebs.The pump pressure side is directly or indirectly connected to the pilot valve of at least one of the bypass valves. The mechanical coupling between the hydraulic pump and the rotary drive makes sense to ensure that the pump speed is proportional to the speed of the rotary drive.

Zur Beeinflussung des von der Hydraulikpumpe erzeugten drehzahlabhängigen Volumenstroms und des sich einstellenden Steuerdrucks ist wenigstens ein Stromregelventil vorgesehen, dessen Eingang mit der Druckseite der Hydraulikpumpe sowie mit dem Eingang des Vorsteuerventils wenigstens eines Bypass-Ventils in Verbindung steht. Ein solches Stromregelventil gestattet die Konfiguration seines Ventildurchflusses. Je nach Durchfluss ändert sich der resultierende Staudruck am Eingang des Stromregelventils und damit auch der am Vorsteuerventil des wenigstens einen Bypass-Ventils anliegende Steuerdruck.To influence the speed-dependent volume flow generated by the hydraulic pump and the resulting control pressure, at least one flow control valve is provided, the input of which is connected to the pressure side of the hydraulic pump and to the input of the pilot valve of at least one bypass valve. Such a flow control valve allows its valve flow to be configured. Depending on the flow rate, the resulting back pressure at the inlet of the flow control valve changes and thus also the control pressure applied to the pilot valve of the at least one bypass valve.

Üblicherweise gestattet ein solches Stromregelventil eine automatische Anpassung des Durchflusswiderstandes in Abhängigkeit des durchströmenden Volumenstroms. Insbesondere nimmt der Durchflusswiderstand mit zunehmendem Volumenstrom zu. Bspw. ist das Stromregelventil bis zu einem gewissen Volumenstrom vollständig geöffnet und weist nur einen geringen Durchflusswiderstand auf. Überschreitet der Volumenstrom einen definierbaren Grenzwert, so nimmt der Durchflusswiderstand zu und der Staudruck am Eingang des Stromregelventils steigt an. Durch entsprechende Konfiguration des Stromregelventils, insbesondere des definierbaren Grenzwertes, lässt sich damit konfigurieren, ab welchem Drehzahlbereich eine Öffnung der Bypass-Leitung einsetzen soll.Such a flow control valve usually allows an automatic adjustment of the flow resistance as a function of the volume flow flowing through. In particular, the flow resistance increases with increasing volume flow. For example, the flow control valve is completely open up to a certain volume flow and has only a low flow resistance. If the volume flow exceeds a definable limit value, the flow resistance increases and the dynamic pressure at the inlet of the flow control valve increases. By appropriately configuring the flow control valve, in particular the definable limit value, it can be configured from which speed range an opening of the bypass line should begin.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Druckausgang der Hydraulikpumpe bzw. der Druckeingang des Stromregelventils mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden ist. Wie bereits vorstehend beschrieben, steigt der Staudruck ab einem definierbaren Volumenstrom an. Zur oberen Begrenzung des Staudruckes und dessen Konstanthaltung wird das Druckbegrenzungsventil verbaut, das den überschüssigen Volumenstrom bspw. in den Hydrauliktank ableitet. Im Ergebnis stellt sich durch diese Schaltanordnung bei Überdrehzahl ein konstanter Steuerdruck an den Vorsteuerventilen der Bypass-Ventile ein, der eine Freigabe der Bypass-Leitung und für den gewünschten Druckausgleich zwischen Hoch- und Niederdruckleitung des hydraulischen Antriebs sorgt.Furthermore, it can be provided that the pressure output of the hydraulic pump or the pressure input of the flow control valve is connected to a pressure limiting valve. As already described above, the dynamic pressure increases from a definable volume flow. To limit the dynamic pressure at the top and keep it constant, the pressure relief valve is installed, which diverts the excess volume flow into the hydraulic tank, for example. As a result, this switching arrangement produces a constant control pressure at the pilot valves of the bypass valves in the event of overspeed, which releases the bypass line and ensures the desired pressure equalization between the high and low pressure lines of the hydraulic drive.

Für den Fall eines drehrichtungsvariablen Drehantriebes muss sichergestellt werden, dass stets die Druckseite der gekoppelten Hydraulikpumpe mit dem Stromregelventil bzw. dem Vorsteuerventil des wenigstens einen Bypass-Ventils verbunden ist. Vor diesem Hintergrund wird vorgeschlagen, dass die wenigstens zwei Pumpenanschlüsse der Hydraulikpumpe über eine geeignete Ventilanordnung mit dem Stromregelventil und dem wenigstens einem Bypass-Ventil verbunden sind. Durch geeignete Schaltung der Ventilanordnung wird sichergestellt, dass stets zwischen dem die Druckseite bildenden Ausgang der Pumpe und dem Stromregelventil bzw. Vorsteuerventil eines Bypass-Ventils eine Fluidverbindung besteht.In the case of a rotary drive with variable direction of rotation, it must be ensured that the pressure side of the coupled hydraulic pump is always connected to the flow control valve or the pilot valve of the at least one bypass valve. Against this background, it is proposed that the at least two pump connections of the hydraulic pump are connected to the flow control valve and the at least one bypass valve via a suitable valve arrangement. Suitable switching of the valve arrangement ensures that there is always a fluid connection between the outlet of the pump which forms the pressure side and the flow control valve or pilot valve of a bypass valve.

Eine geeignete Ventilanordnung ist beispielsweise eine Anordnung aus vier Rückschlagventilen, die in Art einer Graetz-Schaltung miteinander verbunden sind.A suitable valve arrangement is, for example, an arrangement of four check valves which are connected to one another in the manner of a Graetz circuit.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Schlitzwandfräse mit wenigstens einem hydraulischen Antrieb gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schlitzwandfräse zeichnet sich demnach durch dieselben Vorteile und Eigenschaften aus, wie sie bereits vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Antriebssystems aufgezeigt worden sind. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.The present invention also relates to a trench wall cutter with at least one hydraulic drive according to the present invention. The trench wall cutter is therefore characterized by the same advantages and properties as have already been shown above with reference to the drive system according to the invention. For this reason, a repetitive description is dispensed with.

Da insbesondere das hydraulische Antriebssystem einer Schlitzwandfräse aufgrund langer Hydraulikleitungen sowie verbauter Hydraulikspeicher eine große Speicherkapazität aufweist, erweist sich die eingangs beschriebene Problematik im Falle eines plötzlichen Lastabfalls gerade bei Schlitzwandfräsen als kritisch. Dieses Problem kann effektiv durch Verwendung des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs mit Überdrehzahlsicherung gelöst werden. Grundsätzlich ist das Antriebssystem jedoch überall dort vorteilhaft einsetzbar, wo hydraulische Energie zur Erzeugung von Drehbewegungen genutzt wird. Weiterhin läßt sich das hydraulische Antriebssystem auch vorteilhaft bei einem Bohrantrieb anwenden.Since the hydraulic drive system of a trench wall cutter in particular has a large storage capacity due to long hydraulic lines and built-in hydraulic accumulators, the problem described above proves to be critical in the event of a sudden drop in load, especially with trench wall cutters. This problem can be effectively solved by using the hydraulic drive according to the invention with an overspeed safety device. In principle, however, the drive system can be used advantageously wherever hydraulic energy is used to generate rotary movements. Furthermore, the hydraulic drive system can also be used advantageously in a drill drive.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.Further advantages and properties of the invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the single figure.

Die einzige Figur zeigt ein hydraulisches Schaubild für die Realisierung eines derartigen hydraulischen Antriebs. Die Hauptpumpe 1 versorgt über ein Wegeventil 2 und Hydraulikleitungen großer hydraulischer Kapazität einen Hydraulikmotor 3.The single figure shows a hydraulic diagram for the implementation of such a hydraulic drive. The main pump 1 supplied via a directional valve 2 and hydraulic lines of large hydraulic capacity, a hydraulic motor 3 .

Erfindungsgemäß wird zur Vermeidung einer Überdrehzahl des Hydraulikmotors 3 im Falle eines plötzlichen Lastabfalles eine Bypass-Leitung BP vorgesehen, die bei Bedarf für einen Druckausgleich zwischen der Hoch- und Niederdruckleitung des Hydraulikreislaufs sorgt.According to the invention, to avoid overspeed of the hydraulic motor 3 in the event of a sudden drop in load, a bypass line BP is provided which, if necessary, ensures pressure equalization between the high and low pressure lines of the hydraulic circuit.

Die bedarfsweise Freigabe des Bypasses BP wird durch in Serie verschaltete Druckbegrenzungsventile 4a, 4b ermöglicht, die mit einer hydraulischen Betätigung versehen sind. Durch Anlegen eines hinreichend hohen Steuerdrucks am Vorsteuerventil der beiden Ventile 4a/b öffnen diese und stellen so eine Verbindung zwischen den Versorgungsleitungen her, welche dem Motor 3 parallel geschaltet ist. Zur Ansteuerung der Druckbegrenzungsventile 4a/b sind die Eingänge der Vorsteuerventile mit dem Eingang des einstellbaren Stromregelventils 5 und der einstellbaren Druckbegrenzung 6 verbunden.The bypass BP is released as required by pressure relief valves connected in series 4a , 4b made possible, which are provided with hydraulic actuation. By applying a sufficiently high control pressure to the pilot valve of the two valves 4a / b open these and thus establish a connection between the supply lines that feed the motor 3 is connected in parallel. For controlling the pressure relief valves 4a / b are the inputs of the pilot valves with the input of the adjustable flow control valve 5 and the adjustable pressure limit 6th tied together.

Das Stromregelventil 5 wird hierbei von einem zur Antriebsdrehzahl des Hydraulikmotors 3 proportionalem Volumenstrom durchströmt. Die Art der Erzeugung dieses drehzahlabhängigen Volumenstroms ist grundsätzlich beliebig und kann, wie im Ausführungsbeispiel der Figur gezeigt, mit einer Konstantpumpe 7 erzeugt werden, die mit dem Antriebsmotor 3 derart gekoppelt ist, dass ihre Drehzahl direkt proportional zu der des Motors 3 ist.The flow control valve 5 is used here by one to drive the hydraulic motor 3 proportional volume flow. The type of generation of this speed-dependent volume flow is basically arbitrary and can, as shown in the exemplary embodiment in the figure, with a fixed displacement pump 7th generated with the drive motor 3 is coupled such that its speed is directly proportional to that of the engine 3 is.

Die den Kern der Erfindung bildende Schaltung bestehend aus den Bypass-Ventilen 4a 4b, dem Stromregelventil 5 und dem Druckbegrenzungsventil 6 muss stets in der gleichen Richtung durchströmt werden. Dazu ist eine Ventilanordnung 8 vorgesehen, die durch vier Rückschlagventile in „Graetz-Verschaltung“ gebildet ist. Diese ermöglicht die Funktion der Drehzahlbegrenzung unabhängig von der Drehrichtung des Motors 3 und der Konstantpumpe 7. Konkret werden für eine Graetz-verschaltung zwei Serienschaltungen aus jeweils zwei Rückschlagventilen parallel miteinander verschaltet. Jede Serienschaltung ist aus zwei mit gleichgerichteter Durchlassrichtung verbundener Rückschlagventile gebildet. Jeweils ein Anschluss der Konstantpumpe ist zwischen zwei Rückschlagventilen einer Serienschaltung angebunden. Beide Serienschaltungen sind in Durchlassrichtung mit dem Stromregelventil 5, dem Überdruckventil 6 und den Ventilen 4a, 4b verbunden, während die andere Seite der Serienschaltungen mit dem Hydrauliktank verbunden ist.The circuit, which forms the core of the invention, consists of the bypass valves 4a 4b , the flow control valve 5 and the pressure relief valve 6th must always be flowed through in the same direction. There is also a valve arrangement 8th provided, which is formed by four check valves in "Graetz connection". This enables the function of the speed limitation independent of the direction of rotation of the motor 3 and the fixed displacement pump 7th . Specifically, for a Graetz interconnection, two series circuits, each made up of two check valves, are interconnected in parallel. Each series circuit is made up of two check valves connected in the same direction of flow. One connection of the fixed displacement pump is connected between two non-return valves of a series circuit. Both series connections are in the forward direction with the flow control valve 5 , the pressure relief valve 6th and the valves 4a , 4b connected, while the other side of the series circuit is connected to the hydraulic tank.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Hydraulikschaltung zur Drehzahlbegrenzung erläutert werden. Die Konstantpumpe 7 erzeugt einen von der Drehzahl des Motors 3 abhängigen Volumenstrom durch das Stromregelventil 5. Solange dieser Volumenstrom geringer ist als der im Stromregelventil 5 eingestellte Grenzwert, bleibt das Stromregelventil 5 vollständig geöffnet und bietet dem Volumenstrom nur geringen Widerstand. Der Volumenstrom wird folglich vollständig durch das Ventil 5 in den Tank abgeführt. Der am Eingang des Ventils 5 herrschende geringe Staudruck wirkt zwar auch auf die Vorsteuerventile der Bypass-Ventile 4a, 4b, reicht aber nicht aus, diese zu öffnen.The operation of the hydraulic circuit for speed limitation is explained below. The fixed displacement pump 7th generates one of the speed of the engine 3 dependent volume flow through the flow control valve 5 . As long as this volume flow is lower than that in the flow control valve 5 set limit value, the flow control valve remains 5 completely open and offers little resistance to the volume flow. The volume flow is consequently completely through the valve 5 discharged into the tank. The one at the inlet of the valve 5 The prevailing low back pressure also acts on the pilot valves of the bypass valves 4a , 4b , but not enough to open it.

Mit steigender Drehzahl des Motors 3 steigt auch der Steuervolumenstrom durch das Stromregelventil 5. Wird der eingestellte Grenzwert überschritten, verengt das Stromregelventil 5 seinen Querschnitt und erhöht so seinen Durchflusswiderstand. Durch den Steuervolumenstrom wird folglich ein zunehmender Staudruck aufgebaut, bis das Druckbegrenzungsventil 6 öffnet und den überschüssigen Volumenstrom zum Tank durchlässt.With increasing engine speed 3 the control volume flow through the flow control valve also increases 5 . If the set limit value is exceeded, the flow control valve narrows 5 its cross-section and thus increases its flow resistance. As a result of the control volume flow, an increasing dynamic pressure is built up until the pressure relief valve 6th opens and lets the excess volume flow through to the tank.

Der dem Einstellwert des Ventils 6 entsprechende Druck wirkt auch auf die Vorsteuerventile der Bypass-Ventile 4a, 4b und öffnet diese, wodurch ein Druckausgleich zwischen den Antriebsleitungen des Motors 3 erfolgt. Dadurch kann die von der Kapazität bereitgestellte hydraulische Energie über den so entstehenden Bypass abgebaut werden, ohne den Antrieb 3 weiter zu beschleunigen. Durch äußere Kräfte und die an den Ventilen 5, 6 abfallende Leistung wird der Antrieb 3 abgebremst.The set value of the valve 6th The corresponding pressure also acts on the pilot valves of the bypass valves 4a , 4b and opens this, creating a pressure equalization between the drive lines of the motor 3 he follows. As a result, the hydraulic energy made available by the capacity can be dissipated via the bypass created in this way, without the drive 3 to accelerate further. By external forces and those on the valves 5 , 6th decreasing power becomes the drive 3 braked.

Sinkt seine Drehzahl unter den Grenzwert, öffnet das Stromregelventil 5 wieder. Der Druck des Steuervolumenstroms sinkt unter den Öffnungsdruck der Ventile 4a, 4b, welche folglich schließen und dem Antrieb seine Funktion im zulässigen Bereich wieder ermöglichen.If its speed falls below the limit value, the flow control valve opens 5 again. The pressure of the control volume flow drops below the opening pressure of the valves 4a , 4b which consequently close and enable the drive to function again within the permissible range.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde anhand eine offenen Hydraulikkreislaufs beschrieben. Allerdings ist es in gleicher Weise auch möglich, das hydraulische Antriebssystem in einem geschlossenen Kreislauf anzuwenden.The above embodiment has been described using an open hydraulic circuit. However, it is also possible in the same way to use the hydraulic drive system in a closed circuit.

Claims (12)

Hydraulisches Antriebssystem mit wenigstens einem hydraulischen Drehantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypass-Leitung zum Drehantrieb vorgesehen ist, die mittels wenigstens eines gesteuerten Bypass-Ventils freigebar ist, wobei das Bypass-Ventil abhängig von der Drehzahl des Drehantriebs steuerbar ist und bei Überschreiten eines Drehzahlgrenzwertes öffnet.Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive, characterized in that a bypass line to the rotary drive is provided, which can be released by means of at least one controlled bypass valve, the bypass valve being controllable depending on the speed of the rotary drive and when a speed limit value is exceeded opens. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bypass-Ventil hydraulisch vorgesteuert ist, wobei der am hydraulischen Vorsteuerventil anliegende Streuerdruck von einem von der Drehzahl des Drehantriebs abhängigen Volumenstrom erzeugt wird und das Bypass-Ventil öffnet, sobald der anliegende Steuerdruck einen Öffnungsgrenzdruck überschreitet.Hydraulic drive system according to Claim 1 , characterized in that the at least one bypass valve is hydraulically pilot-controlled, the spreader pressure applied to the hydraulic pilot valve being generated by a volume flow dependent on the speed of the rotary drive and the bypass valve opening as soon as the applied control pressure exceeds an opening limit pressure. Hydraulischen Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypass-Leitung zwei Bypass-Ventile in Serie geschaltet sind, die vorzugsweise beide durch denselben Steuerdruck vorgesteuert sind.Hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that two bypass valves are connected in series in the bypass line, which are preferably both pilot-controlled by the same control pressure. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des drehzahlabhängigen Volumenstroms eine Hydraulikpumpe durch den Drehantrieb angetrieben ist und die Druckseite der Pumpe mit dem Vorsteuerventil wenigstens eines Bypass-Ventils verbunden ist.Hydraulic drive system according to Claim 2 or 3 , characterized in that a hydraulic pump is driven by the rotary drive to generate the speed-dependent volume flow and the pressure side of the pump is connected to the pilot valve of at least one bypass valve. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung zwischen Hydraulikpumpe und Drehantrieb derart ausgeführt ist, so dass sich die Pumpendrehzahl proportional zur Drehzahl des Drehantriebs verhält.Hydraulic drive system according to Claim 4 , characterized in that the mechanical coupling between the hydraulic pump and the rotary drive is designed so that the pump speed is proportional to the speed of the rotary drive. Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite der Hydraulikpumpe mit einem Stromregelventil verbunden ist, so dass der an einem Vorsteuerventil wenigstens eines Bypass-Ventils anliegende Steuerdruck durch den am Eingang des Stromregelventils anliegenden Staudruck erzeugt wird.Hydraulic drive system according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the pressure side of the hydraulic pump is connected to a flow control valve so that the control pressure applied to a pilot valve of at least one bypass valve is generated by the back pressure applied to the inlet of the flow control valve. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil konfiguriert ist seinen Durchflusswiderstand zu erhöhen, wenn der drehzahlabhängige Volumenstrom einen definierbaren Grenzwert überschreitet.Hydraulic drive system according to Claim 6 , characterized in that the flow control valve is configured to increase its flow resistance when the speed-dependent volume flow exceeds a definable limit value. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgang der Hydraulikpumpe bzw. der Druckeingang des Stromregelventils mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden sind, um den Stau- bzw. Steuerdruck auf einen Maximaldruck zu begrenzen.Hydraulic drive system according to Claim 5 or 6th , characterized in that the pressure output of the hydraulic pump and the pressure input of the flow control valve are connected to a pressure limiting valve in order to limit the back pressure or control pressure to a maximum pressure. Hydraulisches Antriebssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe über eine Ventilanordnung mit dem Stromregelventil und dem wenigstens einen Bypass-Ventil verbunden ist, um eine von der Drehrichtung des Drehantriebs bzw. der Hydraulikpumpe unabhängige Funktion des Bypasses zu ermöglichen.Hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pump is connected to the flow control valve and the at least one bypass valve via a valve arrangement in order to enable the bypass to function independently of the direction of rotation of the rotary drive or the hydraulic pump. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus vier Rückschlagventilen gebildet ist, die in Art einer Graetz-Schaltung miteinander verbunden sind.Hydraulic drive system according to Claim 9 , characterized in that the arrangement is formed from four check valves which are connected to one another in the manner of a Graetz circuit. Schlitzwandfräse mit wenigstens einem hydraulischen Antriebssystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.Trench wall cutter with at least one hydraulic drive system according to one of the preceding claims. Bohrantrieb mit wenigstens einem hydraulischen Antriebssystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.Drill drive with at least one hydraulic drive system according to one of the preceding claims.
DE102020106726.7A 2020-03-12 2020-03-12 Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive Pending DE102020106726A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020106726.7A DE102020106726A1 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive
FR2101903A FR3108154A1 (en) 2020-03-12 2021-02-26 Hydraulic drive system comprising at least one hydraulic drive in rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020106726.7A DE102020106726A1 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020106726A1 true DE102020106726A1 (en) 2021-09-16

Family

ID=77456978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020106726.7A Pending DE102020106726A1 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020106726A1 (en)
FR (1) FR3108154A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004062388B4 (en) 2004-12-23 2006-10-19 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Hydrostatic drive with speed limitation
EP1052413B1 (en) 1998-11-27 2008-05-14 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Revolution control device
DE102014221594A1 (en) 2014-10-23 2016-04-28 Danfoss Power Solutions Gmbh & Co. Ohg Hydrostatic braking concept

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1052413B1 (en) 1998-11-27 2008-05-14 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Revolution control device
DE102004062388B4 (en) 2004-12-23 2006-10-19 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Hydrostatic drive with speed limitation
DE102014221594A1 (en) 2014-10-23 2016-04-28 Danfoss Power Solutions Gmbh & Co. Ohg Hydrostatic braking concept

Also Published As

Publication number Publication date
FR3108154A1 (en) 2021-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10319484B4 (en) Hydraulic control system
EP1915538B1 (en) Circuit for controlling a double-action hydraulic drive cylinder
EP1828642B1 (en) Hydrostatic drive with speed limitation
EP3567167A2 (en) Hydraulic control system for an assembly of mobile working machines and assembly of mobile working machines
WO2011060844A1 (en) Hydraulic drive with energy recovery
DE102008054880A1 (en) hydraulic system
DE10000110B4 (en) Hydrostatic vehicle drive with control device and control device for hydrostatic drives
DE4235709A1 (en) Hydrostatic drive system
DE102014016639A1 (en) Hydraulic valve arrangement with control function
EP2667038A2 (en) Hydraulic circuit assembly
DE4235707B4 (en) Hydrostatic drive system
DE102014214441B4 (en) Method and arrangement for decelerating a hydrostatic drive
EP1101038B1 (en) Hydraulic circuit
DE102014016642A1 (en) Hydraulic valve arrangement with control function
WO2018108615A1 (en) Hydraulic drive with fast stroke and load stroke
DE19850162C1 (en) Hydrostatic transmission
DE102010041824B3 (en) Hydraulic braking device for a wind energy plant
EP3012463B1 (en) Hydraulic assembly
DE102014011073B3 (en) 1Motordrehzahlbegrenzungsvorrichtung
DE102020106726A1 (en) Hydraulic drive system with at least one hydraulic rotary drive
DE102012012977A1 (en) Hydraulic drive
EP1954949B1 (en) Hydraulic control device
EP2199623A2 (en) Hydraulic system
EP0869285B1 (en) Load sensing control with flushing circuit
EP3957865B1 (en) Proportional slide valve with a pressure limiting valve and hydraulic system

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed