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Einrichtung zur Regelung hydraulischer Hebezeugtriebwerke Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Regelung hydraulischer Hebezeugtriebwerke mit zu verstellendem
Gerät, z. B. regelbarer Pumpe, Schieber od. dgl., bei der ein als Überlagerungsorgan
ausgebildetes Steuerglied vorgesehen ist, an dem ein von Hand betätigtes Gestänge
angreift und das zu verstellende Gerät angeschlossen ist.
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Bei Kranhubwerken oder Ladewinden wird die Leistung des elektrischen
Antriebsmotors oder des Brennkraftantriebsmotors normalerweise so bemessen, daß
die Vollast mit einer gewünschten bestimmten Geschwindigkeit gehoben oder gesenkt
werden kann, und gefordert, daß kleine Lasten oder der leere Haken entsprechend
schneller gefahren werden können, um die installierte Motorleistung günstig auszunutzen.
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Um dieser Forderung zu, genügen, ist es bei hydraulischen Hebezeugtriebwerken
bekannt, eine Einrichtung der oben bezeichneten Art zu verwenden, bei der die Bewegung
des Steuergliedes durch vom Druck des hydraulischen Arbeitsmittels beeinflußte Anschläge
begrenzt wird, d. h., bei leerem Haken kann der Kranführer mit der entsprechend
bestimmten Höchstgeschwindigkeit fahren, bei Vollast begrenzen die vom jeweiligen
Arbeitsmitteldruck hydraulisch verstellten Anschläge automatisch die Fördermenge
der Speisepumpe und damit die Geschwindigkeit dermaßen, daß das Produkt aus Druck
X Fördermenge, die Leistung, konstant ist. Diese Einrichtung benötigt allerdings,
um in zwei Steuerrichtungen regeln zu können, zwei derartige hydraulisch beeinflußte
Anschläge, was einen unerwünschten Mehraufwand bedeutet. Die vom hydraulischen Arbeitsmitteldruck
hervorgerufene Verstellung der Anschläge wirkt sich bei der bekannten Einrichtung
bis auf den vom Kranführer betätigten Handhebel aus, indem dieser auch entsprechend
verstellt wird, d. h. der Verstellbereich des Handhebels verkleinert wird. Dies
ist insofern ungünstig, als dadurch die Feinfühligkeit beim Steuern herabgesetzt
wird. Es ist zwar möglich, durch Einschaltung eines elastischen Gliedes zwischen
Steuerglied und dem am Kranführerstand befindlichen Handhebel den Verstellbereich
des Handhebels gleich groß zu halten, dem Kranführer das Schalten also einfach zu
machen; man bringt aber mit dem elastischen Glied einen neuen schwachen Punkt in
die Steuertransmission, weil durch das eingeschaltete elastische Glied die beim
Steuern notwendige Feinfühligkeit leidet. Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung
ist noch darin zu sehen, daß, sofern kein besonderes Ausgleichsgewicht vorgesehen
wird, die hydraulisch verstellten Anschläge das Gewicht des gesamten Steuergestänges
einschließlich Steuerglied sowie die Reibung in den Gelenken überwinden müssen,
wodurch der Steuervorgang ebenfalls ungünstig beeinflußt wird. In Verbindung mit
hydraulischen Zweimotorengreiferwindwerken ist ferner eine Regeleinrichtung der
vorbezeichneten Gattung bekannt, bei der zur Regelung des einen hydraulischen Motors
im umgekehrten Verhältnis zur Schluckfähigkeit des anderen hydraulischen Motors
das die beiden Regelhebel verbindende Gestänge, welches die Hebelarme in einander
entgegengesetztem Wirkungssinne verstellt, in seinem Gelenk zu einer zusätzlichen
gleichsinnigen Beeinflussung der beiden hydraulischen Motoren in ihren Schluckfähigkeiten
eingerichtet ist, welche unabhängig von der Hebellage der ersten Verstellung vor
sic h geht und ohne Rückwirkung auf diesen Hebel bleibt, wobei das Gelenk in der
Bewegungsrichtung der Verstellbarkeit auf entgegengesetzten Wirkungssinn durch die
Verbindung mit einem lösbar festgestellten Handhebel gesperrt und an einer Pleuel-
oder Kolbenstange eines unter dem Lastdruck der Getriebeflüssigkeit stehenden Druckzylinders
angeordnet ist. Die Ausbildung des als Überlagerungsorgan dienenden Steuergliedes
und die Weise der Einleitung der einzelnen Verstellbewegungen in dieses ergeben
bei dieser Einrichtung eine Regelcharakteristik, die sich zwar für die Erfordernisse
bei Zweimotorengreiferwindwerken, nicht aber für eine Regelung auf gleichbleibende
Leistung eignet. Aus Sicherheitsgründen ist diese Einrichtung für die vorliegende
Aufgabe nicht brauchbar, da sie auf Grund ihrer bestimmten konstruktiven Lösung
keine eindeutige Festlegung der Nullstellung aufweist.
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Der Erfindung obliegt in erster Linie die Aufgabe, im Hinblick auf
eine Leistungsregelung unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile eine Ausbildung
zu wählen, die eine für diesen Zweck günstige, hyperbelartige Regelkennlinie ergibt.
Esi liegt ihr
außerdem die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung so
zu gestalten, daß sie neben der Verwendung bei Hubwerken auch für andere hydraulische
Krantriebwerke nutzbringend angewendet werden kann, z. B. bei Wippwerken und Fahrwerken.
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Bei Wippkranen mit waagerechtem Lastweg ist es nämlich erwünscht,
im ganzen Ausladungsbereich des Kranes für eine bestimmte Stellung des vom Kranführer
betätigten Steuerorgans, d. h. für eine konstante Antriebsmotordrehzahl, eine gleichbleibende
Lastgeschwindigkeit beim Ein- und Auswippen zu haben. Diese konstante Lastgeschwindigkeit
bei einer bestimmten Steuerorganstellung ist ohne besondere Vorkehrungen nicht zu
erreichen, weil die Auslegerspitze sich beim Wippen auf einem Kreisbogen bewegt,
weshalb die Lastgeschwindigkeit mit zunehmender Ausladung abnimmt bzw. bei abnehmender
Ausladung zunimmt.
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Um beim Wippen für eine bestimmte Steuerorganstellung eine konstante
Lastgeschwindigkeit zu erzielen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Wippmotordrehzahl
in Abhängigkeit von der Auslegerstellung zu regeln. Das erfordert jedoch einen unerwünschten
Mehraufwand an komplizierten und teueren elektrischen Steuerorganen, weil zwar bei
einer bestimmten Schaltstellung das Steuerorgans eine konstante Lastgeschwindigkeit
angestrebt wird, trotzdem aber mehrere Schaltstufen und damit Lastgeschwindigkeitsstufenvorhanden
sein müssen, wodurch neben einer Regelung des Wippmotors abhängig von der Auslegerstellung
auch eine Regelbarkeit von Hand erforderlich ist. Ebenso wie der vorstehend beschriebene
hat sich auch ein anderer bekannter Vorschlag nicht durchsetzen können, der eine
konstante Lastgeschwindigkeit auf dem Wege über ein kinematisches System zu erreichen
sucht. Hierbei wies die kinematische Verbindung zwischen Wippmotor und Kranausleger
ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis auf, und die Kolbenstange des hydraulischen
Wippwerkes verstellte den Kranausleger mit Hilfe eines Scherensystems. Die Nachteile
dieser Anlage liegen in dem erhöhten Kraftbedarf infolge ungünstiger Übertragungswinkel,
in den großen Kräften, welche in dem Scherensystem auftreten, und ferner darin,
daß man wegen des einzuhaltenden, festgelegten Übersetzungsverhältnisses in konstruktiver
Hinsicht nicht frei ist.
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Ein weiterer Vorschlag benutzt zur Erzielung einer konstanten Lastgeschwindigkeit
die das hydraulische Wippwerk, ein Zylinderkolbensystem, speisende regelbare Pumpe,
welche vom Kranausleger in bezug auf ihre Fördermenge unter Vermittlung eines Übertragungsgestänges
derart verstellt wird, daß sich bei konstanter Geschwindigkeit des Antriebsmotors
eine gleichbleibende Geschwindigkeit der Last über dem gesamten Verstellbereich
ergibt.
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Hinsichtlich ihrer Verwendung bei Kranwippwerken knüpft die Erfindung
an die letztgenannte Einrichtung an, vervollkommnet sie und vermeidet ihre Mängel.
Die bekannte Einrichtung muß einmal die vom Kranausleger beeinflußte regelbare Speisepumpe
haben, womit bei konstanter Antriebsmotordrehzahl durch Regelung vom Ausleger her
eine gleichbleibende Lastgeschwindigkeit erzielt wird. Weil aber die Wippgeschwindigkeit
normalerweise mehr Abstufungen hat, d. h. der Antriebsmotor mehr Drehzahlstufen
haben muß, ist bei der bekannten Einrichtung neben der regelbaren Speisepumpe ein
regelbarer elektrischer Antriebsmotor erforderlich, den der Kranführer jeweils entsprechend
schalten muß. Abgesehen von dem kostenmäßigen Mehraufwand, den ein zweites regelbares
Gerät mit sich bringt, ist die Regelung des elektrischen Antriebsmotors, der fast
ausschließlich ein Drehstrommotor ist, mit Schwierigkeiten verbunden, weil der Kranausleger
sehr unterschiedlich belastet ist. Eine elektrische Drehzahlregelung ergibt außerdem
Verluste.
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Der Erfindungsgegenstand weist neben der Vermeidung vorstehend aufgezeigter
Mängel in der Anwendung bei Wippwerken noch folgende Vorzüge auf: Er erfordert bei
vollhydraulischen Kranen nur einen einzigen Antriebsmotor für sämtliche Triebwerke.
Der Elektromotor ist hierbei ohne weiteres durch eine Brennkraftmaschine zu ersetzen.
Die Regelung erfolgt völlig stufenlos. Es fallen sämtliche teueren elektrischen
Regelorgane fort.
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Eine weitere Aufgabe, die der Erfindung obliegt, besteht darin, die
Einrichtung so auszugestalten, daß sie als Geradlaufeinrichtung für Verlade- und
Kranbrücken angewandt werden kann. Bekanntlich muß bei Kran- und Verladebrücken,
bei denen die Gefahr einer unzulässigen Schiefstellung gegeben ist, Vorsorge dafür
getroffen werden, diese zu vermeiden. Es ist eine Vielzahl von Vorschlägen bekannt,
welche diese Aufgabe mehr oder weniger gut lösen. Meist sind es mechanische, elektrische
oder elektromechanische Einrichtungen. Der Erfindungsgegenstand bezieht sich demgegenüber
auf hydraulische Kranbrücken- und Verladebrückenfahrwerke. Die gestellte Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerglied als in einem ortsveränderlichen
Lager drehbar gelagerter Hebel ausgebildet und das ortsveränderliche Lager auf einem
von einer bestimmten Größe, z. B. Arbeitsmitteldruck, Kranausladung, Schiefstellung
einer Verladebrücke od. dgl., beeinflußten Träger angeordnet ist.
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Gemäß einem anderen Erfindungsmerkmal ist als ortsveränderliches Lager
für das Steuerglied ein Wälz-Lager oder eine Rolle vorgesehen und dient als Träger
für das ortsveränderliche Lager ein in einem festen Drehpunkt gelagerter Hebel oder
ein in einer geraden Bahn geführtes Maschinenteil.
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Ein weiteres Kennzeichen besteht darin, daß das Steuerglied mit einem
kreisringstückförmigen Ausschnitt versehen ist, an dessen Kreisringflächen das ortsveränderliche
Lager mit Laufpassung anliegt, wo bei der Mittelpunkt der Kreisringe des kreisringstückförmigen
Ausschnittes des Steuergliedes von, dem festen Drehpunkt des Steuargliedlagerträgers
gebildet wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerglied
mit einem geraden Ausschnitt versehen, an dessen geraden Flächen das ortsveränderliche
Lager mit Laufpassung anliegt.
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Bei Hubwerken ist es vorteilhaft, wenn die Regelkennlinie beim Heben
und Senken verschieden ist, und zwar kann bei gleichbleibender Leistung eine Last
beim Senken infolge des Wirkungsgradeinflusses mit größerer Geschwindigkeit gefahren
werden als beim Heben. Um eine derartige Regelcharakteristik zu bekommen, wird nach
einem weiteren Erfindungsgedanken das Steuerglied unmittelbar oder mit Hilfe eines
der an ihm angreifenden Stellglieder zwangläufig geführt.
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Bei häufigem Schalten bedeutet das Aufbringen der Verstellkräfte,
die nicht selten recht hoch sein können, für den Kranführer eine große körperliche
Anstrengung. Um dieser Tatsache vorzubeugen und den Kranführer zu entlasten, empfiehlt
es sich, in die mechanische Transmission zwischen Steuerglied und zu verstellendem
Gerät einen Servomotor einzuschalten.
Weitere Merkmale und Einzelheiten
des Erfindungsgegenstandes seien nachfolgend noch an Hand mehrerer schematischer
Ausführungsbeispiele aufgezeigt, die in der Zeichnung dargestellt sind, und zwar
veranschaulicht Abb. 1 ein mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung versehenes
hydraulisches Hubwerk, Abb.2 ein hydraulisches Hubwerk mit einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, Abb. 3 ein: mit der Einrichtung nach, der
Erfindung ausgerüstetes hydraulisches Kranwippwerk, Abb. 4 einen Schnitt nach der
Linie IV-IV durch das Steuergliedlager der Abb. 2, Abb. 5 ein mit der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung versehenes Fahrwerk einer Verladebrücke und Abb. 6 einen vergrößerten
Schnitt nach der Linie VI-VI durch das Lager des einen Steuerglieds der Abb. 5.
Das Hubwerk der Abb. 1 besteht im wesentlichen aus einem mit konstanter Drehzahl
laufenden elektrischen Antriebsmotor 1, der über eine nicht veranschaulichte Kupplung
das zu verstellende Gerät, eine regelbare Axialkolbenpumpe 2, antreibt. Die regelbare
Pumpe 2 speist einen hydraulischen Hubmotor 3, der unter Zwischenschaltung eines
mechanischen Getriebes die Hubtrommel antreibt. Die Verbindung von Speisepumpe 2
und hydraulischem Hubmotor 3 geschieht mit Hilfe von zwei Rohrleitungen 4 und 5.
Die Leitung 4 ist die Druckleitung beim Heben und Senken mit Last. Beim Senken ohne
Last wird die Leitung 5 Druckleitung. Wie die Abbildung zeigt, beschreibt das hydraulische
Arbeitsmittel in Form von 01 einen Kreislauf. Eventuell auftretende Leckverluste
werden dadurch ausgeglichen, daß die regelbare Speisepumpe Öl aus einem Behälter
6 über die Leitung 7, in welche das Rückschlagventil 8 eingeschaltet ist, oder bei
ent gegengesetzter Förderrichtung über Leitung 9, in welcher das Rückschlagventil
10 eingeschaltet ist, nachsangt. Der elektrische Antriebsmotor 1, die regelbare
Speisepumpe 2 und der hydraulische Hubmotor3 sind leistungsmäßig so ausgelegt, daß
die Vollast, die beispielsweise 2 t beträgt, mit einer bestimmten Geschwindigkeit
gefahren werden kann, z. B. mit 30 m/min. Um die installierte Leistung günstig auszunutzen,
d. h. stets eine gleichbleibende oder zumindest annähernd gleichbleibende Leistung
zu haben, ist die Speisepumpe 2 hinsichtlich ihrer Fördermenge entsprechend regelbar.
Im vorliegenden Beispiel ist die Pumpe im Verhältnis 1 : 3 regelbar, d. h., die
Vollast soll mit 30 m/min, der leere Haken und Lasten unter 0,667 t mit 90 in/min
gefahren werden. Bei der gewählten Axialkolbenpumpe 2 wird die Änderung der Fördermenge
bekanntlich durch einfaches Verschwenken des Pumpenkörpers gegenüber dem Pumpenjoch
erreicht. Je nachdem, ob der Pumpenkörper in die eine oder andere Richtung geschwenkt
wird, fördert die Pumpe in die eine oder andere Richtung. Die Regelung ist stufenlos.
Die Speisepumpe 2 wird eingestellt mit Hilfe eines Handhebels 11. Dieser ist fest
mit einem Hebel 12 verbunden, der seinerseits gelenkig an der Stange 13 angreift.
Das andere Ende der Stange 13 ist gelenkig an das Steuerglied 14 angeschlossen,
das unter Vermittlung einer Stange 15 und einer Lasche 16 mit der Speisepumpe 2
in Verbindung steht. Das Steuerglied 14 ist in einem ortsveränderlichen Lager drehbar
gelagert. In der Abb. 1 wird dieses Lager von der Rolle 17 gebildet, welche von
einem in einem festen Drehpunkt gelagerten Hebel 18 getragen wird. Zum Zwecke seiner
Lagerung auf der Rolle 17 ist das Steuerglied 14 mit einem kreisringstückförmigen
Ausschnitt 14a versehen, auf dessen Kreisringflächen sich die Rolle 17 bewegen kann.
Die örtliche Lage der Rolle 17 wird unter Vermittlung des Hebels 18 und einer an
diesem drehbeweglich angeschlossenen Lasche 19 von einem als Differentialkolben
ausgebildeten Kolben 20 bestimmt, der in einem Zylinder 21 gleitet. Das eine aus
dem Zylinder 21 herausragende Ende des Kolbens 20 ist mit der Lasche 19 gelenkig
verbunden. An dem anderen aus dem Zylinder 21 herausragenden Ende des Kolbens 20
greift ein Federsystem 22 an. Das Federsystem 22 bestimmt die Charakteristik der
Regeltrennlinien der Einrichtung. Es ist dementsprechend berechnet. Im vorliegenden
Hubwerksbeispiel ist die Federsystemkennlinie so ausgelegt, daß einmal das Produkt
aus Druck X Fördermenge konstant ist (p X Q = c) und daß zum anderen Male der Arbeitsmitteldruck
erst dann den Kolben 20 zu bewegen vermag, wenn er einer Last von mehr als 667 kg
entspricht, d. h., bei einer 667 kg übersteigenden Last ist die vom Arbeitsmitteldruck
am Kolben 20 hervorgerufene Kraft so groß, daß die Federsteife überwunden wird.
Der Kolben 20 wird von dem hydraulischen Arbeitsmittel aus der Druckleitung beaufschlagt.
Zu diesem Zweck ist der Raum des Zylinders 21 durch eine Leitung 23 mit der Leitung
4 verbunden.
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Das Steuerglied 14 ist mit Hilfe der an ihm angreifenden Stange 15,
die in einer Führung 24 gleitet, zwangläufig geführt. Der Schaltweg des Handsteuerhebels
11 ist durch die Anschläge 25, 26 begrenzt.
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Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung in der Anwendung bei einem Hubwerk
gemäß Abb. 1 arbeitet folgendermaßen: In der Abbildung ist das Hubwerk in Ruhestellung
gezeichnet. Die in vollen Linien gezeichnete Stellung des Handsteuerhebels 11 und
des Hebels 18 ist ihre Nullstellung. Wird der Handsteuerhebel in Richtung »Heben«
oder »Senken« geschaltet, so wird die Speisepumpe 1 unter Vermittlung des Hebels
12, der Stange 13, des Steuergliedes 14, der Stange 15 und der Lasche 16 in die
eine oder andere Richtung verschwenkt. Dadurch wird die von dem vorher eingeschalteten,
mit konstanter Drehzahl laufenden elektrischen Antriebsmotor 1 angetriebene Speisepumpe
2 auf Förderhub verstellt. Je nach dem Grad der Ausschwenkung des Handsteuerhebels
11 (von der voll ausgezogenen Stellung bis in eine der gestrichelten Stellungen,
in der er entweder am Anschlag 25 oder am Anschlag 26 anliegt) bewegt sich die Speisefördermenge
stufenlos zwischen Null und einem Maximum, wobei die Schwenkrichtung des Handsteuerhebels
die Förderrichtung (Heben-Senken) bestimmt. Der Winkel a. in der Abbildung ist jener
Schwenkwinkel der Pumpe, bei dein sie die größte Fördermenge hat, welche der im
Beispiel gewünschten Höchstgeschwindigkeit von 90 m/min entspricht. Diese Geschwindigkeit
bzw. die hierfür .erforderliche Fördermenge werden nur erreicht, wenn der Drehpunkt
des Steuergliedes, sein ortsveränd@erliches Lager in Form. der Rolle 17, die voll
ausgezogene Stellung einnimmt, die von der Stellung des Hebels 18 abhängig ist.
Die Stellung des Hebels 18 richtet sich nach der jeweiligen Last am Lastorgan, die
den Druck in der Leitung 4 bestimmt, der die an dem Kolben 20 erzeugte und über
die Lasche 19 auf den Hebel 18 wirkende, Verstellkraft zur Folge hat. Im Hinblick
auf die dem vorliegenden Beispiel zugrunde; gelegten Zahlenwerte befindet sich der
Hebel 18 bei leerem Lastorgan oder bei Lasten gleich oder kleiner als 667 kg in
der voll ausgezogenen Stellung,
bei der Vollast von 2 t und größeren
Lasten in der gestrichelten Stellung und bei Lasten zwischen 667 und 2000 kg in
einer Stellung zwischen der voll ausgezogenen und der gestrichelten. Wie die Abbildung
deutlich veranschaulicht, wird durch die Stellungsänderung des Hebels 18 oder, mit
anderen Worten, durch die Lageveränderung des Steuergliedlagers der größtmögliche
Schwenkwinkel der Speisepumpe 1 verändert. Bewegt sich das Steuergliedlager in Form
der Rolle 17, bedingt durch das Anheben der Vollast oder einer größeren Last, aus
der voll ausgezogenen in die gestrichelt gezeichnete Stellung, so nimmt beim Schalten
des Handsteuerhebels 17 bis an den Anschlag 25 oder 26 der größtmögliche Schwenkwinkel
der Speisepumpe 1 von a auf a1 ab, was einer Fördermenge entspricht, die, wie im
Beispiel gefordert, ein Heben oder Senken der Vollast mit 30 m/min ergibt.
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Unter Voraussetzung eines gleichen Schaltweges am Handsteuerhebel
11 (gleiche Ausschwenkung) erfährt die Speisepumpe 1 also beim Fahren des leeren
Lastorganes oder einer Last gleich oder kleiner als 667 kg eine maximale Verschwenkung
um den Winkel a, was einer Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit von 90 m/min entspricht,
und beim Heben der Vollast (2000 kg) oder einer diese übersteigende Last eine größtmögliche
Verschwenkung um den Winkel a1, was einer Geschwindigkeit von 30 m/min entspricht.
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In dem Beispiel der Abb. 1 werden also zwei Verstellbewegungen in
das Steuerglied 14 eingeleitet, die eine durch den Kranführer vom Handsteuerhebel
11 aus unter Vermittlung des Hebels 12 und der Stange 13, die andere durch die jeweilige
Last von dem von dieser Last abhängigen Arbeitsmitteldruck aus unter Vermittlung
des Kolbens 20, der Lasche 19 und des Hebels 18. Diese beiden in das Steuerglied
14 eingeleiteten Verstellbewegungen werden von ihm zu einer Bewegung überlagert,
die an die Speisepumpe 1 übertragen wird und für deren jeweilige Verstellung maßgeblich
ist. Ausschlaggebend dafür, ob eine Verstellung der Speisepumpe herbeigeführt wird
oder nicht, ist nur die jeweilige vom Handsteuerhebel 11 her kommende und in das
Steuerglied 14 eingeleitete Verstellbewegung. Die lastabhängige, vom Arbeitsmitteldruck
über Kolben 20, Lasche 19 und Hebel 18 in das Steuerglied 14 eingeleitete zweite
Verstellbewegung, die vom Kranführer in keiner Weise beeinflußt werden kann, bestimmt
lediglich das Maß des jeweils größtmöglichen Verstellwinkels der Speisepumpel, d.
h. die Größe der Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit für eine bestimmte Last bzw. das
leere Lastorgan. Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß die zulässige Höchstlast
natürlich besonders begrenzt werden muß, was in bekannter Weise durch einen üblichen
Überlastausschalter oder ein in. die Druckleitung eingeschaltetes Überdruckventil
bewirkt werden kann.
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Damit ist für hydraulische Hubwerke eine einfache, leicht herzustellende
Regeleinrichtung geschaffen, mit deren Hilfe der Kranführer die installierte Antriebsmotorleistung
bei jeder beliebigen Last und ebenso bei leerem Lastorgan voll und ganz ausnutzen
kann. Eine Überlastung des Antriebsmotors ist ausgeschlossen, weil der Kranführer
auf die zweite in das Steuerglied eingeleitete, von der Last abhängige Verstellbewegung
keinen Einfluß hat, denn der die zweite Verstellbewegung erzeugende Teil der erfindungsgemäßen
Einrichtung arbeitet völlig automatisch. Ein Nachdrücken des Handsteuerhebels 11
durch den Kranführer ist nicht möglich, da der Verstellweg des Handhebels von den
Anschlägen 25 und 26 begrenzt wird. Die neue Regeleinrichtung ist infolge ihrer
Narrensicherheit deshalb besonders bei solchen Hebezeugen von Vorteil, die auch
von unqualifizierten Arbeitern bedient werden müssen, beispielsweise bei Ladewinden
auf Schiffen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb.2 und 4 handelt es sich ebenfalls
um ein Hubwerk. Für gleiche Teile entsprechen die Bezugszahlen denen der Abb. 1.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorbeschriebenen in erster Linie
durch eine andere Art der Steuergliedlagerung und ferner durch die senkrechte Anordnung
der regelbaren Speisepumpe 2 und ihres elektrischen Antriebsmotors 1 sowie durch
die senkrechte Anordnung des Zylinders 21.
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Das Steuerglied 14 ist hier mit einem geraden Ausschnitt 14b versehen
und mit Hilfe dieses Ausschnittes in einem ortsveränderlichen Lager drehbar gelagert.
Als ortsveränderliches Lager dient ein Kugellager 27, das auf einer Achse 28 angeordnet
ist. Die Achse 28 ist mittels zweier Laufrollen 29, 30 auf einer geraden Bahn geführt.
Die Bahn wird von zwei ortsfesten U-Trägern 31, 32 gebildet. An den äußeren Enden
der Achsen 28 greifen zwei Laschen 33, 34 an. Jede von ihnen ist an ein Ende des
Hebels 18 drehbeweglich angeschlossen, der hierfür gegabelt ist.
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Die Veränderung der örtlichen Lage des Steuergliedlagers in Form des
Kugellagers 27 erfolgt in genau derselben Weise wie im Beispiel nach Abb. 1 von
dem aus der Druckleitung beaufschlagten, federbelasteten Kolben 20 unter Vermittlung
seiner Stange und der Lasche 19. Die Arbeitsweise des Hubwerkes sowie die Wirkungsweise
der bei ihm. vorgesehenen erfindungsgemäßen Regeleinrichtung entsprechen dem vorangehenden
Beispiel ebenfalls.
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Die Abb. 3 veranschaulicht ein Kranwippwerk, das mit der Regeleinrichtung
nach der Erfindung ausgerüstet ist, um bei einer bestimmten Steuerorganstellung
eine gleichbleibende Geschwindigkeit der Last über den ganzen Verstellbereich zu
erzielen.
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Die regelbare Axialkolbenpumpe 2, die von einem mit konstanter Drehzahl
laufenden Elektromotor angetrieben wird, speist über Leitung 4 einen Zylinder 35
oder über Leitung 5 einen Zylinder 36. Der Zylinder 35 ist auf einer Achse 37 schwenkbar
gelagert, die achsparallel zur Drehachse 38 des Kranauslegers 39 angeordnet ist.
Die beiden Zylinder 35, 36 sind durch Ankerschrauben 40 fest miteinander verbunden.
Sie arbeiten mit einem Doppeltauchkolben 41 zusammen, der auf einer im Kranausleger
39 befestigten Achse 42 drehbeweglich gelagert ist. Im Gegensatz zu den erläuterten
Hubwerksbeispielen wird bei Wippwerken die örtliche Lage des ortsveränderlichen
Steuergliedlagers in Form der Rolle 17 vom Kranausleger 39 bestimmt. Zu diesem Zweck
ist der Kranausleger 39 durch eine Hebelübersetzung, Gestänge od. dgl. mit dem das
Steuergliedlager tragenden Hebel 18 bewegungstechnisch verbunden. Im vorliegenden
Beispiel geschieht das mit Hilfe der Stange 43, die sowohl am Kranausleger 39 als
auch am Hebel 18 drehbeweglich angreift. Alle übrigen Teile des Wippwerkes sind
identisch mit dem Hubwerk nach Abb. 1; die Bezugszahlen wurden beibehalten. Auch
die Wirkungsweise der Regeleinrichtung ist jener der vorbeschriebenen Hubwerke gleich.
In der gezeichneten Lage befinden sich der Handsteuerhebel 11, das Steuerglied 14
und die Speisepumpe 2 in Nullstellung. Wird der Handsteuerhebel 11 in die eine oder
andere Richtung verschwenkt, so wird je nach dem Grad dieser Verschwenkung unter
Vermittlung von Hebel 12, Stange 13, Steuerglied 14, Stange 15 und Lasche 16 der
Pumpenkörper um einen verhältnisgleichen Winkel (vgl. Verstellwinkel a in Abb. 1)
verschwenkt, die Pumpe
wird also auf eine zwischen Null und einem
Maximum sich belaufende Fördermenge gebracht. je nach Schaltrichtung des Handsteuerhebels
11 drückt die Speisepumpe 2 dann Öl in die Leitung 4 und beaufschlagt den Doppeltauchkolben
41 im Zylinder 35, wodurch der Ausleger 39 angezogen wird, oder sie drückt in die
Leitung 5 und beaufschlagt den Kolben 41 im Zylinder 36, wodurch der Kranausleger
ausgelegt wird. Das Ö1 wird aus dem Zylinder der jeweils nicht beaufschlagten Kolbenseite
von dem Doppeltauchkolben herausgedrückt und gelangt entweder über Leitung 5 oder,
bei entgegengesetzter Förderrichtung, über Leitung 4 wieder auf die Saugseite der
Speisepumpe 2.
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Sowie der Kranausleger gewippt wird, leitet er, indem er unter Vermittlung
der Stange 43 die örtliche Lage der Rolle 17 verändert, in das Steuerglied 14 eine
Korrekturbewegung ein, welche von diesem der von dem Handsteuerhebel 11 her kommenden
Verstellbewegung überlagert und über Stange 15 und Lasche 16 auf die Speisepumpe
2 übertragen wird. Bei entsprechender Wahl der Übersetzungen zwischen Handsteuerhebel
11 und Steuerglied 14 sowie zwischen Steuerglied und Speisepumpe2 einerseits und
zwischen Kranausleger 39 und Steuergliedlager (Rolle 17) andererseits ergibt sich
dadurch bei einer bestimmten Schaltstellung des Handsteuerhebels 11 stets eine gleichbleibende
Geschwindigkeit der Last über den gesamten Ausladungsbereich, wobei sich die Größe
dieser gleichbleibenden Lastgeschwindigkeit nach dem jeweiligen Grad der Verschwenkung
des Handsteuerhebels richtet und das Übergehen von der einen auf die andere größere
oder kleinere Geschwindigkeit völlig stufenlos erfolgt.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen eine etwas abgeänderte Form der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung in der Anwendung bei einem hydraulischen Verladebrückenfahrwerk.
Es obliegt ihr hier neben der Steuerung auf Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt und der
Regelung der Fahrgeschwindigkeit zusätzlich die Aufgabe, gleichzeitig als Geradlaufeinrichtung
zu arbeiten. Der Einfachheit halber ist im vorliegenden Beispiel das Verladebrückenfahrwerk
so ausgelegt, daß nur die Fahrbewegung einer Brückenstütze korrigiert wird. Auf
der einen Seite der Verladebrücke befindet sich das eigentliche Antriebsaggregat
mit der Regeleinrichtung und der Steuerstand. Auf der anderen Seite befindet sich
lediglich ein hydraulischer Antriebsmotor, der über ein Zahnradgetriebe mehrere
Laufräder antreibt.
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Das Antriebsaggregat besteht im wesentlichen aus einem elektrischen
Antriebsmotor 45 und zwei regelbaren Axialkolbenpumpen 46, 47, von denen die eine
vom Motor 45 über Ritzel 48 und Zahnräder 49, 50 und die andere über Ritzel 48 und
die Zahnräder 51, 52 angetrieben wird. Die Pumpe 46 speist den hydraulischen Fahrmotor
53, der über ein Zahnradgetriebe mehrere Laufräder antreibt. Das hydraulische Arbeitsmittel
in Form von Öl beschreibt hierbei einen Kreislauf. Die Leitung 54 ist dann Zuflußleitung,
die Leitung 55 Rückflußleitung bzw. umgekehrt bei Fahrtrichtungswechsel. Eventuell
entstehende Leckverluste werden dadurch ausgeglichen, daß die Speisepumpe 46 je
nach Förderrichtung entweder über Leitung 56 mit Rückschlagventil 57 oder über Leitung
58 mit Rückschlagventil 59 aus einem Behälter 60 Öl nachsaugt. Die Pumpe 47 speist
den auf der anderen Brückenseite befindlichen hydraulischen Motor 61, der ebenfalls
über ein Zahnradgetriebe mehrere Laufräder antreibt. Auch hier beschreibt das Öl
einen Kreislauf, wobei die Leitung 62 Zuflußleitung, die Leitung 63 Rückflußleitung
ist bzw. umgekehrt bei Fahrtrichtungswechsel. Leckverluste werden durch Nachsaugen
aus dem Behälter 60 entweder über Leitung 64 mit Rückschlagventil 65 oder bei entgegengesetzter
Förderrichtung über Leitung 66 mit Rückschlagventil 67 ausgeglichen.
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Beide Speisepumpen werden von einem gemeinsamen Handsteuerhebel 68
aus gesteuert, und zwar die Pumpe 47 abhängig nur von der jeweiligen Schaltstellung
(Verschwenkung) des Handsteuerhebels 68, die Pumpe 46 in Abhängigkeit sowohl von
der Schaltstellung des Handsteuerhebels 68 als auch von der jeweiligen Schiefstellung
der Verladebrücke. Die Steuertransmission zur Pumpe 47 besteht aus einem mit dem
Handsteuerhebel 68 fest verbundenen Hebel 69, einer Stange 70, einem in einem festen
Drehpunkt gelagerten Winkelhebel 71, einer Stange 72, einem in einem festen Drehpunkt
gelagerten Winkelhebel 73
und einer an der Pumpe 47 drehbeweglich angreifenden
Stange 74. Die Steuertransmission zwischen dem Handsteuerhebel 68 und der Speisepumpe
46 wird gebildet von einer Stange 75, einem Steuerglied: 76, einer Stange 77, einem
Steuerglied 78, einer Stange 79 und einer an der Pumpe 46 angreifenden Lasche 80.
Das Steuerglied 78 ist mit Hilfe der in einer Führung 81 gleitenden Stange 79 zwangläufig
geführt. Das Steuerglied 76 ist unmittelbar durch die drehbeweglich an ihm angeschlossene
Lasche 82 zwangläufig geführt. jedes der beiden Steuerglieder ist in einem ortsveränderlichen,
als Rolle ausgebildeten Lager drehbar gelagert, so das Steuerglied 78 mit Hilfe
seines kreisringstückförmigen Ausschnittes 78a auf der Rolle 83, die von einem in
einem festen Drehpunkt gelagerten Winkelhebel 84 getragen wird, und ebenso das Steuerglied
76 mit Hilfe seines kreisringstückförmigen Ausschnittes 76a auf der Rolle 85, welche
von einem in einem festen Drehpunkt gelagerten Hebel 86 unter Vermittlung
des Achsbolzens 87 getragen wird. Das Steuerglied 76 ist mit dem Lager (Rolle 83)
des anderen Steuergliedes 78 bewegungstechnisch gekuppelt, und zwar mit Hilfe der
durch Bolzen 88 am Steuerglied 76 drehbeweglich befestigten Stange 89 des mit letzterer
gelenkig verbundenen, zweiarmigen, in einem festen Drehpunkt gelagerten Hebels 90
und der an dem Hebel 90 gelenkig angeschlossenen Lasche 91, die ebenfalls gelenkig
an dem die Rolle 83 tragenden Winkelhebel 84 angreift. Die, örtliche Lage des Lagers
des Steuergliedes 76 (Rolle 85) und damit auch die örtliche Lage des Lagers des
anderen Steuergliedes 78 (Rolle 83) wird durch eine von der Schiefstellung der Verladebrücke
beeinflußte Vorrichtung bestimmt. Diese Vorrichtung, die beispielsweise rein mechanisch
oder elektromechanisch sein kann, wandelt die jeweilige Schiefstellung der Verladebrücke
in einen Steuerimpuls um, welcher unmittelbar oder mittelbar über die an dem Hebel
86 drehbeweglich angreifende Stange 92 auf die Rolle 85 übertragen wird und so deren
örtliche Lage bestimmt. Die maximale Fördermenge der beiden Speisepumpen46,47, d.
h. die größte Fahrgeschwindigkeit der Verladebrücke, wird begrenzt, indem der Schaltweg
des Handsteuerhebels 68 begrenzt wird. Das geschieht durch die Anschläge 93 und
94.
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Solange die Verladebrücke gerade läuft, d. h. die Schiefstellung gleich
Null ist, hält die von der Schiefstellung beeinflußte Vorrichtung (nicht dargestellt)
die Stange 92 in der gezeichneten Stellung. Dadurch nehmen die Lager der beiden
Steuerglieder 76 und 78 in Form der Rollen 85 und 83 die in vollen Linien veranschaulichte
Stellung ein. Bei dieser örtlichen Lage der Rollen 85, 83 ist das Übersetzungsverhältnis
der
Transmission zwischen Handsteuerhebel 68 und Speisepumpe 46
dem Übersetzungsverhältnis der Transmission zwischen Handsteuerhebel 68 und der
Speisepumpe 47 gleich. Bewegt der Brückenführer z B. den Handsteuerhebel 68 aus
der voll ausgezogenen (Nullstellung) in eine der gestrichelten Stellungen, in der
er entweder am Anschlag 94 oder am Anschlag 93 anliegt, so werden beide Speisepumpen
46, 47 in die eine oder andere Richtung um den Winkel a verschwenkt. Beide Speisepumpen
haben demzufolge gleiche Fördermenge, und die hydraulischen Fahrmotoren 53, 61 auf
beiden Seiten der Verladebrücke laufen mit gleicher Drehzahl, wodurch sich beide
Brückenstützen mit gleicher Geschwindigkeit fortbewegen, und zwar gemäß der obenerwähnten
Größe der Verschwenkung des Handsteuerhebels 68 und dadurch jene der Speisepumpen
um den Winkel a mit der aximalgeschwindigkeit. Die Regelung zwischen Null
T
und der Höchstgeschwindigkeit ist infolge der vorgesehenen Axialkolbenpumpen
stufenlos.
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Läuft aus irgendwelchen Gründen die Verladebrücke schief, z. B. etwa
deswegen, weil die Reibungsverhältnisse an den Laufrädern auf den beiden Fahrgleisen
verschieden sind oder weil die Laufräder der einen Brückenseite mehr abgenutzt sind
als die auf der anderen Brückenseite, so wird von der durch die Schiefstellung der
Verladebrücke beeinflußten Vorrichtung (nicht gezeichnet) in die Stange 92 ein Steuerimpuls
eingeleitet, d. 1i., die Stange 92 wird in Richtung des voll ausgezogenen oder in
Richtung des gestrichelten Pfeiles bewegt, ersteres bei Nacheilung der zu korrigierenden
Brückenseite (Seite mit hydraulischem Motor 53), letzteres bei Voreilung desselben.
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Angenommen z. B.. der Brückenführer würde die Verladebrücke mit größter
Geschwindigkeit (Handsteuerhebel 68 liegt am Anschlag 93 an) fahren, die Körper
der beiden Speisepumpen 46 und 47 wären also um den Winkel a verschwenkt. Es sei
ferner angenommen, die Brückenstütze mit dem hydraulischen Fahrmotor 53 würde anfangen
nachzueilen. Im selben Augenblick würde die von der Schiefstellung beeinflußte Vorrichtung
ansprechen und die Stange 92 in Richtung des voll ausgezogenen Pfeiles bewegen.
Durch die Stange 92 wird unter Vermittlung des Hebels 86 die Rolle 85 auf die von
der voll ausgezogenen Stellung rechts liegende gestrichelte Stellung zu bewegt.
Das Steuerglied 76 wird dadurch angehoben, d. h in Richtung vom Drehpunkt des Hebels
86 wegbewegt, während der Handsteuerhebel 68 durch eine nicht dargestellte Rastvorrichtung
in der eingestellten Schaltstellung verbleibt. Bei dieser Aufwärtsbewegung des Steuergliedes
76 wird durch die mechanische Verbindung in Form des Bolzens 88 die Stange 89 ebenfalls
nach aufwärts bewegt (vgl. Abb.6). Von der Stange 89 wird die Bewegung weiter übertragen
auf den zweiarmigen Hebel 90 und von diesem über die Lasche 91 auf den Hebel 84
und damit auf das Lager des zweiten Steuergliedes 78 in Form der Rolle 83, die sich
zum selben Zeitpunkt wie Rolle 85 aus der voll ausgezogenen auf die rechts daneben
in gestrichelten Linien angedeutete Stellung zu bewegt. Dabei wird das Steuerglied
78 angehoben. Dieses zieht die Stange 79 nach oben und verschwenkt auf diese Weise
unter Vermittlung der Lasche 80 die Speisepumpe 46 um einen zusätzlichen Winkel
-α auf den Winkel a2. In der Abb. 5 entspricht der Winkel a2 jener Schiefstellung
der Verladebrücke, bei welcher die von der Schiefstellung beeinflußte Vorrichtung
mit Hilfe der Stange 92 den Hebel 86 in eine der gestrichelt gezeichneten Stellungen
verschwenkt. Dadurch, daß die Pumpe 46 von a auf a2 verschwenkt wird, nimmt ihre
Fördermenge im Verhältnis der Sinusse dieser Winkel zu. Der Fahrmotor 53 wird demzufolge
pro Zeiteinheit von einer größeren Ölmenge beaufschlagt und läuft schneller, wodurch
die nacheilende Brückenstütze eine Beschleunigung erfährt, so daß die Nacheilung
immer geringer wird. Mit der geringer werdenden Nacheilung, d. h. Schiefstellung,
wird von der durch letztere beeinflußte Vorrichtung über die Stange 92 der Hebel
86 und mit diesem die Rolle 85 in ihre Nullstellung (voll ausgezogene Stellung)
zurückbewegt, wobei gleichzeitig auf die oben beschriebene Weise, aber jetzt in
entgegengesetzter Richtung, die Glieder der Regeleinrichtung zwischen Rolle 85 und
Speisepumpe 46 bewegt werden und dadurch die Pumpe 46 von a., auf den von der angenommenen
Schaltstellung des Handsteuerhebels 68 bestimmten Winkel a zurückgeschwenkt wird.
Da die Speisepumpe 47 völlig unabhängig von dem vorbeschriebenen Steuervorgang an
der Pumpe 46 ihren Schwenkwinkel a beibehielt, haben nun beide Pumpen die gleiche
Fördermenge, und die Fahrmotoren 53, 61 laufen wieder mit gleicher Drehzahl.
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Der vorstehend beschriebene Korrekturvorgang bezieht sich auf den
Fall, bei dein die Brückenstütze mit dem Fahrmotor 53 nacheilt. Würde diese Brückenleite
voreilen, so würde von der durch die Schiefstellung beeinflußten (nicht dargestellten)
Vorrichtung die Stange 92 in Richtung des gestrichelten Pfeiles sich bewegen, und
dadurch würde auf die beim »Nacheilen« beschriebene Weise, jedoch mit umgekehrter
Bewegungsrichtung, eine Beeinflussung der Speisepumpe 46 erfolgen, d. h., ihr durch
die jeweilige Schaltstellung des Handsteuerhebels 68 vorgegebener Grad der Verschwenkung
in Form des Winkels a wird um du auf a1 verringert. Dadurch wird die Fördermenge
der Speisepumpe 46 im Verhältnis sin a kleiner, der Motor 53 läuft langsamer, und
die voreilende Brückenstütze wird so lange verzögert, bis die Brücke wieder gerade
läuft. Für das Wiederabklingen des Regelvorganges gilt sinngemäß das gleiche, wie
bei dem »Nacheilen:< erläutert.
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Die Arbeitsweise der Regeleinrichtung bleibt dieselbe, wie in den
beiden vorstehend beschriebenen Fällen aufgezeigt, auch für den Fall, bei dem eine
schiefstehende Verladebrücke aus der Ruhe in Fahrt gebracht wird. Nur setzt dann
gleich mit der Fahrbewegung der Korrekturvorgang ein.
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Bei Änderung der Fahrtrichtung (Schalten des Handsteuerhebels in Richtung
jenseits der Nullstellung) wird von der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung der Korrekturvorgang
automatisch umgesteuert, d.11., wenn z. B. die Brückenseite mit dem Fahrmotor 53
erst voreilte und deswegen die Pumpe 46 heruntergeregelt wurde, wird bei Fahrtrichtungswechsel
die Pumpe 46 liinaufgeregelt,weil jetzt die Brückenseite mit dem Fahrmotor 53 nacheilt.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 5 und 6 wird der
einfachen Erläuterung wegen nur die Bewegung des Fahrmotors auf der einen Brückenseite
korrigiert. Daran ist die erfiridungsgem,.il.ie Regeleinrichtung nicht gebunden.
Sie kann ebensogut dafür benutzt werden - eine entsprechend dafür abgewandelte Steuertransmission
vorausgesetzt -, die Bewegung der Fahrmotoren auf leiden Brückenseiten zu verbessern.
Zur gleichen Zeit wird dann von der Regeleinrichtung jeweils der hydraulische Fahrmotor
auf der voreilenden Brückenseite im Sinne einer Geschwindigkeitsverminderung und
der hydraulische Fahrmotor auf der nacheilenden
Brückenseite im
Sinne einer Geschwindigkeitsvergrößerung beeinflußt.