DE1811750C3 - Hydrostatischer Antrieb mit einem den Arbeitsdruck absenkenden Ventil - Google Patents

Description

eingestellten Getriebehochdruck immer die gleiche Einstellung der Entlastungsvorrichtung zu benutzen. Per zulässige Betriebsdruck kann somit durch das Druckbegrenzungsventil beliebig stufenlos geändert werden, wobei die zur Druckentlastung dienende Sicherheitsvorrichtung bei jedem Druckniveau ohne Änderung ihrer Einstellung betriebsbereit ist Das genannte Steuerprinzip ermöglicht zudem eine feinfühlige und damit schnell ansprechende Arbeitsweise.

Bei einem hydrostatischen Antrieb mit einer durch Druckmittel beJätigbaren Raste ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die in Öffnungsrichtung federbelastete Raste von dem Druckabfall am Meßdrosselorgan über ein hydraulisches Stellsystem in Raststellung gehalten ist

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die die Entlastung bewirkende Vorspannung am Druckentlastungsventil vom Druck vor dem Meßdrosselorgan erzeugt, wobei der die Entlastung bewirkenden Vorspannung eine äückführspannung (Feder) entgegenwirkt, die durch eine zweite von Hand betätigbare Sperrvorrichtung außer Wirkung gesetzt werden kann.

Die Erfindung kann auch so ausgeführt sein, daß als Spannvorrichtung je eine aus den Drücken vor und nach dem Meßdrosselorgan abgeleitete Druckflüssigkeitssäule dient

Zweckmäßig ist die von Hand aufhebbare zweite Sperrvorrichtung (Feder) mit einem zweiten Entlastungsventil gekoppelt, welches beim öffnen der von Hand betätigbaren Sperrvorrichtung das Getriebe voir Arbeitsdruck entlastet.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die von Hand aufhebbare zweite Sperrvorrichtung (Feder) mit einem Druckausgleichsventil gekoppelt ist, das beim öffnen der von Hand betätigbaren Sperrvorrichtung die beiden Flüssigkeitssäulen miteinander verbindet

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

Abb. 1 einen nydrostatischen Antrieb mit einer Überlastsicherung,

A b b. 2 eine Überlastsicherung mit zwei durch eine Druckfeder mechanisch gekoppelte Druckentlastungsventile,

A b b. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel.

Die Abb. 1 zeigt eine Druckmittelpumpe I₁ welche durch Leitungen 2 und 3 mit einem Druckmittelmotor 4 in einem geschlossenen Kreislauf verbunden ist. In der als Druckleitung dienenden Leitung 2 befindet sich ein Meßdrosselorgan 5, welches die Leitung 2 in einen Leitungszweig 2a und einen Leitungszweig 2b unterteilt. Zwischen der Leitung 2 bzw. dem Leitungszweig 2a und der Leitung 3 ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 6 angeordnet Vom Leitungszweig 2a vor dem Meßdrosselorgan 5 führt eine Leitung 7 zum Zylinder 8 einer hydraulischen Raste 9. Ebenso ist der hinter dem Meßdrosselorgan 5 gelegene Leitungszweig 2b durch eine Leitung 10 mit dem Zylinder 8 verbunden. Im Zylinder 8 befindet sich ein axial geführter und mit einer Kolbenstange U versehener Kolben 12, der im Zylinder 8 Arbeitsräume 13 und 14 hat Am unteren Ende 15 der Kolbenstange U greift eine ortsfest gehaltene Zugfeder 16 an. Das obere Ende 17 der Kolbenstange U ist als Sperrvorrichtung ausgebildet und greift in der dargestellten eingerasteten Stellung in eine entsprechende Ausnehmung einer Stange 18 ein, welche mit einem Ventil t9 fest verbunden ist Zum Einrücken des Ventils 19 von Hand dient ein an der Stange 18 angeordneter Knopf 20. Das Ventil 19 ist an seiner ι echten Stirnfläche durch eine Druckfeder 21 belastet und außerdem durch eine Leitung 23 mit der Leitung 3 verbunden. An die Leitung 22 ist ein Hydrospeicher 24 angeschlossen, während die Leitung 23 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 25 in Verbindung steht Außerdem greift am unteren Ende 15 der Kolbenstange 11 ein Handhebel 26 aa
Beim Betrieb der Druckmittelpumpe 1 wird bei der gezeigten Stellung des Ventils 19 Druckmittel im Kreislauf durch die Leitung 2 bzw. Leitungszweig 2a, das Meßdrosselorgan 5, den Leitungszweig 2b sowie durch den Druckmittelmotor 4 und die Leitung 3 gefördert Somit wird der Druckmittelmotor 4 angetrie-

]₅ ben. Zwischen den Leitungszweigen 2a und 2b ergibt sich dabei infolge des eingeschalteten Meßdrosselorgans S eine Druckdifferenz, d.h. es stellt sich im Leitungszweig 2a ein höherer Druck ein als im Leitungszweig 2b. Der im Leitungszweig 2a anstehende Druck wird durch die Leitung 7 auf den Arbeitsraum 14 und der in dem Leitungszweig 2b anstehende Druck wird durch die Leitung 10 in den Arbeitsraum 13 der hydraulischen Raste 9 übertragen. Der Druck im Arbeitsraum 14 ist durch die Wahl des Meßdrosselorgans 5 so bemessen, daß er den Kolben 12 gegen den Druck im Arbeitsraum 13 sowie gegen die Kraft der Zugfeder 16 in der gezeigten Raststellung hält, wobei sich das Ventil 19 gegen die Kraft der Druckfeder 21 in Schließstellung befindet Der Druckmittelmotor 4 dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Arbeitsgerätes, beispielsweise einer Bodenfräse. Sollte nun die Bodenfräse während des Betriebes durch einen Gegenstand blockiert werden, wird auch der Druckmittelmotor 4 blockiert und es strömt kein Druckmittel mehr durch das Meßdrosselorgan 5, während das von der Druckmittelpumpe 1 geförderte Druckmittel zunächst vom Hydrospeicher 24 aufgenommen wird. Somit stellt sich in den beiden Leitungszweigen 2a und 2b und folglich auch in den beiden Arbeitsräumen 13 und 14 gleicher Druck ein. Die Zugfeder 16 ist daher in der Lage, den Kolben 12 bzw. die Kolbenstange U nach unten zu bewegen, so daß die Sperrvorrichtung 17 die Stange 18 freigibt, und die Druckfeder 21 das Ventil 19 nach links in Offenstellung verschiebt. Die Druckmittelpumpe 1 ist nun durch die Leitungen 2,22,23 und 3 auf drucklosen Umlauf geschaltet Nachdem dann die Blockierung der Bodenfräse beseitigt und damit auch der Druckmittelmotor 4 wieder betriebsbereit ist, wird das Ventil 19 von Hand durch Betätigen des Knopfes 20

so nach rechts in Schließstellung verschoben. Der sich sofort im Arbeitsraum 14 der Raste 9 aufbauende Druck bewirkt ein Verschieben des Kolbens 14 gegen den geringeren Druck im Arbeitsraum 13 und gegen die Kraft der Zugfeder 16 nach oben, so daß wieder die dargestellte Raststellung erreicht wird. Damit ist der hydrostatische Antrieb wieder voll einsatzbereit Mit Hilfe des Handhebels 26 kann die Raste 9 bei Bedarf ausgedrückt werden, um einen drucklosen Umlauf des Druckmittels zu erreichen. Das einstellbar ausgeführte Druckbegrenzungsventil 6 gibt die Möglichkeit, den hydrostatischen Antrieb mit langsam steigendem Druck hochzufahren.

Bei dem in A b b. 2 gezeigten hydrostatischen Antrieb stimmen wesentliche Teile in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise mit den entsprechenden Teilen gemäß Abb. 1 überein. Es wurden daher für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen eingesetzt, soweit dies erforderlich ist. Die hydraulische Raste 9 arbeitet hier ebenfalls

mit einem Ventil 19 zusammen, dessen rechte Stirnfläche durch eine Leitung 28 mit der Leitung 22 in Verbindung steht. Am Ventil 19 ist eine Stange 29 befestigt, in welche gemäß Darstellung bei geschlossenem Ventil 19 die oben als Sperrvorrichtung 17 ausgebildete Kolbenstange U einrastet. Die Stange 29 ist an ihrem freien linken Ende über eine Druckfeder 30 mit einem zweiten Ventil 31 gekoppelt. Dieses Ventil ist zur Betätigung von Hand mit einem Knopf 32 versehen und wird in der gezeigten Schließstellung durch eine federbelastete Sperrvorrichtung 33 gehalten. Außerdem ist das Ventil 31 durch eine Leitung 34 mit der Leitung 2 bzw. dem Leitungszweig 2a und durch eine Leitung 35 mit der Leitung 3 verbunden.

Die Druckmittelpumpe 1 versorgt während des ,₅ Betriebes den Druckmittelmotor 4 ständig mit Druckmittel, so daß dieser angetrieben wird. Hierdurch wird, wie bereits beschrieben, durch den Druck im Arbeitsraum 14 der hydraulischen Raste 9 deren Kolbenstange 11 in der gezeigten Raststellung gehalten, wobei sich das Ventil 19 in Schließstellung befindet. Das Ventil 31 befindet sich dabei ebenfalls in Schließstellung und wird durch die Sperrvorrichtung 33 gehalten. Bei dieser Stellung der beiden Ventile 19 und 31 ist die eingeschaltete Druckfeder 30 lediglich leicht vorge- _2J spannt. Wird nun der Druckmittelmotor 4 durch ein an diesen angeschlossenes Arbeitsgerät blockiert, so strömt kein Druckmittel mehr durch das Meßdrosselorgan 5, sondern in uen Hydrospeicher 24 und es erfolgt ein Druckausgleich innerhalb der Arbeitsräume 13, 14 der hydraulischen Raste 9, so daß die Zugfeder 16 in der Lage ist, die Kolbenstange 11 nach unten wegzuziehen. Folglich wird die Stange 29 freigegeben und das an der rechten Stirnfläche des Ventils 19 wirkende Druckmittel kann dieses nach links in Offenstellung verschieben. Dabei wird die Druckfeder 30 stark vorgespannt, da die Sperrvorrichtung 33 das Ventil 31 weiterhin in Schließstellung hält. Durch das öffnen des Ventils 19 bricht der Druck in den vor dem Ventil gelegenen Leitungen und somit auch an dessen rechter Stirnfläche zusammen, und die Druckfeder 30 ist schließlich infolge ihrer Vorspannung in der Lage, das Ventil 19 wieder in die gezeigte Schließstellung zu verschieben. Somit kann der Druckmittelmotor 4 wieder anlaufen, vorausgesetzt, daß die Druckentlastung ausgereicht hat, die Blockierung des Arbeitsgerätes zu beseitigen. Sobald der Druckmittelmotor 4 angetrieben wird, nimmt auch die hydraulische Raste 9 ihre gezeigte Stellung wieder ein. Kann jedoch der Druckmittelmotor 4 nach dem Schließen des Ventils 19 infolge der noch vorhandenen Blockierung nicht anlaufen, so wird das Ventil 19, nachdem es wieder in Schließstellung gegangen ist durch den Druckaufbau an seiner rechten Stirnfläche wieder in Offenstellung verschoben. Um die Ursache der Blockierung des Druckmittelmotors 4 feststellen _ss und beseitigen zu können, wird nun auch das Ventil 31 von Hand nach links in Offenstellung verschoben. Folglich fördert die Druckmittelpumpe 1 im drucklosen Umlauf durch die einen geschlossenen Kreislauf bildenden Leitungen 2, 34, 35 und 3. Dabei bleibt das Ventil 19 in Offenstellung. 1st schließlich die Anlage wieder betriebsbereit, erfolgt deren Inbetriebnahme durch Schließen und Einrasten des Ventils 31 von Hand, während der Schließvorgang des Ventils 19 über die Druckfeder 30 selbsttätig erfolgt 6$

Beim hydrostatischen Antrieb gemäß A b b. 3 ist eine Druckmittelpumpe 35 durch eine Leitung 36 unter Einschaltung eines Meßdrosselorgans 37 mit einem Druckmittelmotor 38 verbunden, der ausgangsseitig durch eine Leitung 39 an die Saugseite der Druckmittelpumpe 35 angeschlossen ist. Zwischen die beiden Leitungen 36 und 39 ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 40 geschaltet. Das Meßdrosselorgan 37 unterteilt die Leitung 36 in einen Leitungszweig 36a vor dem Meßdrosselorgan und einen Leitungszweig 366 hinter dem Meßdrosselorgan 37. Die Leitung 36 bzw der Leitungszweig 36a ist durch eine Leitung 41 mit einem Ventil 42 verbunden, von dem eine andere Leitung 43 zur Leitung 39 bzw. zu einem Druckmittelvorratsbehälter 44 führt. An der rechten Stirnfläche des Ventils 42 greift eine Druckfeder 45 an, und außerdem ist diese Stirnfläche durch eine Leitung 46 mit dem Leitungszweig 366 verbunden. Von der linken Stirnfläche des Ventils 42, an der auch eine Stange 47 befestigt ist, führt eine Leitung 48 zum Leitungszweig 36a. Die Stange 47 ist mechanisch unter Einschaltung einer Druckfeder 49 mit einem zweiten Ventil 50 verbunden welches gegen die Kraft einer federbelasteten Sperrvorrichtung 51 aus der gezeigten Schließstellung in Offenstellung verschoben werden kann. Das Ventil 50 ist hydraulisch mittels Leitungen 52 und 53 parallel zum Drosselorgan 37 geschaltet Ferner ist an die Leitung 41 ein Hydrospeicher 54 angeschlossen.

Bei angetriebener Druckmittelpumpe 35 fließt Druckmittel durch die Leitung 36 bzw. Leitungszweig 36a und das Meßdrosselorgan 37 sowie Leitungszweig 366 zum Druckmittelmotor 38 und treibt diesen an. Das Druckmittel strömt aus dem Druckmittelmotor 38 durch die Leitung 39 zurück zur Druckmittelpumpe 35. Infolge des in die Leitung 36 eingeschalteten Meßdrosselorgans 37 stellt sich im Leitungszweig 36a ein höherer Druck ein, als im Leitungszweig 366. Der durch die Leitung 48 auf die linke Stirnfläche des Ventils 42 wirkende Druck ist so groß, daß er gegen den an der rechten Stirnfläche wirkenden geringeren Druck und gegen die Kraft der vorgespannten Druckfeder 45 das Ventil 42 in der dargestellten Schließstellung hält. Fließt jedoch kein Druckmittel mehr durch das Meßdrosselorgan 37, sondern in den Hydrospeicher 54, wenn beispielsweise die Druckmittelpumpe 38 blockiert ist, stellt sich in den Leitungszweigen 36a und 366 bzw. an den beiden Stirnflächen des Ventils 42 gleicher Druck ein. Die Druckfeder 45 an dessen rechter Stirnfläche ist so bemessen, daß nun die Federkraft zusammen mit dem auf die rechte Stirnfläche wirkenden Druck das Venti 42 nach links in Offenstellung verschiebt und dabei die Druckfeder 49 vorspannt Durch die nachfolgende Druckentlastung in den Druckleitungen, die sich auch auf die rechte Stirnfläche des Ventils 42 auswirkt wird dieses durch die Kraft der vorgespannten Druckfeder 49 wieder in die gezeigte Schließstellung verschoben wobei nun die Druckfeder 45 vorgespannt wird. Dei Druckmittelmotor 38 wird folglich wieder mit Druckmittel beaufschlagt und kann anlaufen, vorausgesetzt daß er wieder betriebsbereit ist Beim Durchströmer des Meßdrosselorgans 37 mit Druckmittel stellen sich dann auch in den Leitungszweigen 36a und 366 bzw. ar den beiden Stirnflächen des Ventils 42 wieder die unterschiedlichen Drücke ein, welche den Schiebei sicher in Schließstellung halten. Läuft dagegen dei Druckmittelmotor 38 beim Schließen des Ventils 42 nicht an, d.h. es fließt kein Druckmittel durch das Meßdrosselorgan 37, wird das Ventil nach dem Schließvorgang wieder durch die Kraft der vorgespannten Druckfeder 45 und das an der rechten Stirnfläche wirkende Druckmittel nach links in Offenstellung

verschoben. Verschiebt man nun das Ventil 50 nach links in Offenstellung, so bleibt auch das Ventil 42 in Offenstellung stehen, so daß die Blockierung des Druckmittelmotors 38 bzw. eines damit gekoppelten Arbeitsgerätes beseitigt werden kann. Die Inbetriebnahme des Antriebes erfolgt dann durch Schließen des

Ventils 50 von Hand, während der Schließvorgang des Ventils 42 über die Druckfeder 49 selbsttätig erfolgt. Auch hier ist durch das einstellbare Druckbegrenzungsventil 40 die Möglichkeit gegeben, den hydrostatischen Antrieb mit langsam steigendem Druck hochzufahren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

809 607/94

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydrostatischer Antrieb mit einem den Arbeitsdruck absenkenden Ventil, das bei einem kritischen Betriebszustand automatisch auslösbar ist und den Hydromotor vom Arbeitsdruck völlig entlastet, wobei das in Richtung Entlastungsstellung vorgespannte Ventil nach seinem Auslösen (von Hand bzw. automatisch) in der Entlastungsstellung verharrt und ein automatisches Wiedereinschalten des Hydromotors verhindert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das Ventil (19; 42) stellt ein in Öffnungsstellung vorgespanntes Druckentlastungsventil dar, das im Normalzustand durch eine Sperrvorrichtung (17; 33;51) in Schließstellung gehalten ist;

b) eine Steillingsänderung des Druckentlastungsveiitils (19; 42) wird von einem Steuersystem (12 bis 14; 46; 48) ausgelöst, das von der Druckdifferenz an einem in der Arbeitsdruckleitung (2,2a, 2b) angeordneten Meßdrosselorgan (5) beaufschlagt ist, wobei

c) das Steuersystem (12 bis 14; 46,48) bei einer — durch Blockieren des Hydromotors (4) bedingten — Durchflußmengenverringerung am Meßdrosselorgan (S) und einer dadurch erzeugten Absenkung der Druckdifferenz, die öffnung des Druckentlastungsventils (19; 42) einleitet

2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, wobei eine durch Druckmittel betätigbare Raste als Sperrvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in öffnungsrichtu.ng federbelastete Raste (17) von dem Druckabfall am Meßdrosselorgan (5) über ein hydraulisches Stellsystem (7 bis 14) :n Raststellung gehalten ist.( A b b. 1).

3. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Entlastung bewirkende Vorspannung am Druckentlastungsventil (19) vom Druck vor dem Meßdrosselorgan (5) erzeugt ist (Leitung 28), und daß der die Entlastung bewirkenden Vorspannung eine Rückführvorspannung (Feder 30) entgegenwirkt, die durch eine zweite von Hand betätigbare Sperrvorrichtung (33) außer Wirkung gesetzt werden kann (A b b. 2).

4. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannvorrichtung je eine aus den Drücken vor und nach dem Meßdrosselorgan (37) abgeleitete Druckflüssigkeitssäule (46,48) dient (A b b. 3).

5. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand aufhebbare zweite Sperrvorrichtung (Feder 30) mit einem zweiten Entlastungsventil (31) gekoppelt ist, welches beim öffnen der von Hand betätigbaren Sperrvorrichtung (33) das Getriebe (1, 4) vom Arbeitsdruck entlastet.

6. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand aufhebbare zweite Sperrvorrichtung (Feder 49) mit einem Druckausgleichsventil (50) gekoppelt ist, das beim öffnen der von Hand betätigbaren Sperrvorrichtung (51) die beiden Flüssigkeitssäulen (46, 48) miteinander verbindet (A b b. 3).

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatischen Antrieb mit einem den Arbeitsdruck absenkenden Ventil, das bei einem kritischen Betriebszustand automatisch auslösbar ist und den Hydromotor vom S Arbeitsdruck völlig endastet, wobei das in Richtung Entlastungsstellung vorgespannte Ventil nach seinem Auslösen (von Hand bzw. automatisch) in der Entlastungsstellung verharrt und ein automatisches Wiedereinschalten des Hydromotors verhindert

ίο Bei einem bekannten hydrostatischen Antrieb der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung (DT-AS 10 77 016) ist in der Arbeitsdruckleitung ein vom Arbeitsdruck geöffnetes Verschlußventil vorgesehen, das bei einem unerwünschten Druckabfall automatisch schließt Bei Wiederanstieg des Arbeitsdruckes öffnet das Schließventil nur dann, wenn ein zusätzliches Sperrorgan kurzzeitig von Hand geschlossen wird. Diese Vorrichtung eignet sich nicht zur Druckentlastung bei übermäßigem Druckanstieg in einer Arbeitsleitung bei einem Blockieren des Arbeitsgerätes.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Sicherheitseinrichtung für einen Antrieb der obengenannten Gattung zu schaffen, bei der das grundsätzlich schon bekannte Prinzip, ein selbsttätiges

2s Wiederanlaufen des Arbeitsgerätes nach seiner automatischen oder von Hand erfolgenden Abschaltung zu verhindern, so abgewandelt wird, daß es bei hydraulischen Antrieben mit selbsttätiger Druckentlastung — nach einem Blockieren des Arbeitsgerätes — ein unerwünschtes Wiederanlaufen verhindert und bei unterschiedlichen Druckverhältnissen ohne Änderung der Ansprechgrenze anwendbar ist.

Es ist bereits durch die GB-PS 199 541 ein Druckentlastungsventil bekanntgeworden, das bei Auf-

treten eines Überdruckes in dem zu überwachenden System in seiner Offenstellung verharrt und somit eine völlige Druckentlastung gewährleistet. Ein solches Ventil müßte jedoch für jeden erwünschten Betriebsdruck wieder neu einjustiert werden.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale a) bis c) des Hauptanspruches gelöst:

a) Das Ventil stellt ein in Öffnungsstellung vorgespanntes Druckentlastungsventil dar, das im Normalzustand durch eine Sperrvorrichtung in Schließstellung gehalten ist;

b) eine Stellungsänderung des Druckentlastungsventils wird von einem Steuersystem ausgelöst, das von der Druckdifferenz an einein in der Arbeitsdruckleitung angeordneten Meßdrosselorgan beaufschlagt ist, wobei

c) das Steuersystem bei einer — durch Blockieren des Hydromotors bedingten — Durchflußmengenverringerung am Meßdrosselorgan und einer dadurch erzeugten Absenkung der Druckdifferenz die

öffnung des Druckentlastungsventils einleitet.

Das Merkmal a) ist bereits bei schnell öffnenden Sicherheitsverschlüssen für Gasbehälter bekannt (DT-AS 10 51 592).

Das Merkmal b) ist für sich bereits bei Stromregel-

ventilen bekannt (Hydraulics and Pneumatics, Aug.

1967, S. 101), bei denen jedoch im Gegensatz zur

Erfindung die Durchströmmenge in jedem Fall konstant

gehalten werden soll.

Es ist auch bekannt, das Schließen von Druckbegrenzungsventilen zu verzögern (DL-PS 9 498).

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise infolge des mit einem Meßdrosselorgan arbeitenden Steuerprinzips ermöglicht, unabhängig vom jeweils