DE2035269B2 - Hydrostatischer antrieb, insbesondere fuer winden - Google Patents

Description

Bei hydrostatischen Antrieben der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Gattung ist das Senkbremsventil zwischen Pumpe und hand-bedienbarem Steuerschieber angeordnet. Der Antriebsmotor ist auf der anderen Seite des Steuerschiebers unmittelbar an diesen angeschlossen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß Laständerungen am Motor sich nur über den Weg über den Steuerschieber auf das Senkbremsventil auswirken können. Je nach Stellung des Schiebers tritt dabei eine erhebliche Verzögerung ein, was zur Folge hat, daß Schläge in der unmittelbar zum Motor führenden Leitung sowie gegebenenfalls die Bildung von Vakuolen (Kavitationen) nicht vermieden werden können.

Es ist zwar bereits bekannt (GB-PS 912003 und 1029470), das Senkbremsventi! zwischen dem Hy- ·"> dromotor und dem Mehrwegesteuerschieber anzuordnen, urn auf Grund der kürzeren Umleitungsstrecke für das vom Hydromotor abfließende Druckmittel (beim Senken) möglichst Kavitationen zu vermeiden.

H) In diesen bekannten Bremsventilen findet zwar ebenfalls beim Senken einer Last eine Drosselung der vom Hydromotor abfließenden Druckflüssigkeit statt, nachteilig ist jedoch, daß die Druckflüssigkeit bei jeder Einstellung des Mehrwegesteuerventils das Senkr> bremsventil durchfließt, also auch bei Vorwärtsantrieb des Hydromotors, wenn das Bremsventil gar nicht wirksam ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht somit darin, die vorbekannten hydrostatischen Antriebe dahingehend weiter zu verbessern, daß einerseits der Rücklauf des Motors während der Belastung unabhängig von der Größe der Last angenähert proportional der Drehung des Steuerhebels und einer vorbestimmten maximalen Geschwindigkeit ist und andererseits der Zulauf druck des Hydromotors und somit der Steuerdruck für das Senkbremsventil willkürlich stufenlos einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Antiieb der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Gattung jn durch die im Kennzeichne des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale a) und b) gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Senkbremsventil nur dann vom Arbeitsmittel durchflossen wird, wenn es tatsächlich benötigt wird. Eine nachteilige Rückwirkung auf Steuerbarkeit und Druck tritt dabei nicht ein. Die Auswirkungen von Lastwechseln können folglich unmittelbar vom Senkbremsventil aufgefangen werden, so daß ein im ganzen weicherer Betrieb möglich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Durch die Maßnahme nach Anspruch 2 werden Schwingungen im Senkbremsventil gedämpft. Durch die Maßnahme nach Anspruch 3 und gegebenenfalls 4 wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Senkbremsventils geschaffen, die sich durch einfachen Aufbau und schwingungsarmen Betrieb auszeichnet.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. >o Es zeigt

Fig. 1A einen Schnitt durch einen hydrostatischen Antrieb mit einem Simplexmotor und einem Steuerventil in Stoppstellung,

Fig. IB den Schnitt gemäß Fig. IA mit Steuerventil in Hubstellung,

Fig. IC den Schnitt gemäß Fig. IA mit Steuerventil in Stellung für volles Ablassen,

Fig. ID den Schnitt gemäß Fig. IA mit Stellung des Steuerventils für Ablassen mit verringerter Gebo schwindigkeit,

Fig. 2 A-D entsprechende Schnitte für eine weitere Ausführungsform mit einem Duplexmotor,

Fig. 3 A-D entsprechende Schnitte für eine dritte Ausführungsform mit einem Triplexmotor.
b5 In den Figuren sind jeweils die Strömungsrichtungen des Arbeitsmittels, hier als Öl bezeichnet, durch Pfeile eingezeichnet.

Die Ausführungsbeispiele zeigen Antriebe, die für

Windenbetrieb besonders gut geeignet sind. Sie haben eine Arbeits- oder Hubdrehrichtung (durch Pfeile eingezeichnet), in der für das Anheben der Last Drucköl dem Hydromotor oder den Hydromotoren zugeführt wird, und eine entgegengesetzte oder Ablaßrichtung, in der Öl entweder in entgegengesetzter Richtung zur ersten Richtung zugeführt wird oder die Last den Hydromotor dreht, so daß dieser zeitweise als Pumpe arbeitet.

Entsprechend den Fig. IA bis ID ist der Hydromotor 1 an ein Steuerventil 3 mit einem handbetätigten Steuerschieber 4 angeschlossen, und zwar über die Zuflußleitung 5 und die Abflußleitung 6, wobei die Begriffe Zuführung und Abführung der Hubrichtung zugeordnet sind. Beim Ablassen vertauschen diese Leitungen ihre Funktion.

Zwischen der Zuflußleitung 5 und einer Rücklaufleitung 7 zur Ölquelle des Hydromotors 1 ist eine Bypaßleitung 8 eingeschaltet, die über ein druckgesteuertes Senkbremsventil 9 führt.

Das Senkbremsventil 9 besitzt einen Steuerkolben 10, der gleichzeitig ein Ventilkörper oder Schieber ist, in einem Durchlaß untergebracht ist und in Richtung auf die Schließstellung durch eine Druckfeder 11 bewegbar ist, die am einen Ende des Durchlasses angeordnet ist. Das andere Ende des Durchlasses ist durch die Abflußleitung 6 des Hydromotors 1 an eine Steuerleitung 11 angeschlossen.

Das Ende des Ventildurchlasses, der die Druckfeder 11 aufnimmt, steht mit der RUckiaufleitung 7 über eine Leitung 13 in Verbindung.

Außerdem enthält die Antriebsanordnung eise Leitung 14 zur Zuführung von Öl aus einer nicht dargestellten Ölquelle.

Die Anordnung arbeitet unter den verschiedenen Arbeitsbedingungen folgendermaßen.

In der Stoppstellung nach Fig. IA schließt der Schieber 4 die Zuflußleitung 5 des Hydromotors 1 ab, während öl aus d-;r Ölquelle frei von der Zuführungsleitung 14 über das Steuerventil 3 und zurück über die Rücklaufleitung 7 läuft. Die Abflußleitung 6 des Hydromotors ist infolgedessen drucklos. Der Steuerkolben 10 im Senkbremsventil 9 steht in der dargestellten Abschlußstellung.

In der Hubstellung nach Fig. 1B ist die Abflußleitung des Hydromotors ebenfalls druckfrei. Das Senkbremsventil 9 bleibt infolgedessen geschlossen und wirkungslos.

Wenn abgelassen werden soll, ist die Ausgangsstellung des Schiebers 4 die Stoppstellung. Die Abflußleitung 6 ist drucklos, und das Senkbremsventil 9 ist geschlossen. Wenn der Schieber in Richtung auf die in Fig. ID dargestellte Stellung bewegt wird, verengt seine unterste Kante die öffnung zwischen der Abflußleitung 6 und der Rücklauf leitung 7. Es baut sich dann ein Druck in der Abflußleitung 6 auf, wobei gleichzeitig der Druck in der Leitung 12 ansteigt. Wenn dieser eine bestimmte Höhe erreicht, öffnet das Senkbremsventil 9 und schafft einen Auslauf von der Zuflußleitung 5 des Hydromotors über die Bypaßleitung 8. Wenn die Last das Bestreben hat, den Hydromotor schneller in der Ablaßrichtung zu drehen, als der Anteil der durch den Schieber 4 an der Abflußleitung 6 des Hydromotors gedrosselten Menge beträgt, fällt in dieser der Druck ab. Als Folge hiervon schließt das Senkbremsventil 9 völlig oder teilweise, bis sich der Druck in der Abflußleitung 6 wieder aufbaut.

Bei vollem Ablassen entsprechend Fig. IC steuert der Schieber 4 die gesamte Ölzufuhr von der Zuführungsleitung 14 zur Abflußleitung 6 des Hydromotors. Hier wird dann ein solcher Druck aufgebaut, daß das Senkbremsventil 9 öffnet und Öl abläßt. Der Hydromotor läuft in der Abwärtsrichtung mit größter Geschwindigkeit. Wenn die Last bestrebt ist, den Hydromotor mit noch größerer Geschwindigkeit anzutreiben, als die ölzufuhr der Abflußleitung 6 erfordert, fällt der Druck, und das Senkbremsventil 9 schließt. Wenn die Hydromotorgeschwindigkeit abfällt, steigt der Druck an, und das Senkbremsventil öffnet.

In früher bekannten Systemen ist es der Schieber 4 oder eine entsprechende Einrichtung, die beim Ablassen den Ausfluß aus der Zuflußleitung 5 steuert. Der Durchlaß muß dann so bemessen sein, daß der Hydromotor in der Ablaßrichtung ohne Last angetrieben werden kann, ohne daß hierbei in der Zuflußleitung 5 ein zu hoher Druck aufgebaut wird, der das Drehmoment des Hydromotors in dieser Richtung verringert. Bei Belastung herrscht in der Zuflußleitung 5 des Hydromotors ein hoher Druck. Der ölfluß durch den Abfluß ist größer und ebenso die Ablaßgeschwindigkeit der Last. Bei schnellem Abbremsen kan ein hoher Druck erreicht werden, der drei- bis viermal so groß ist wie der normale Arbeitsdruck. Gleichzeitig entstehen Probleme, die genügende ölmenge zur Abflußleitung 6 des Hydromotors heranzubringen. Bei schnellem Bremsen wird der ölstrom »abgewürgt«, und es entsteht ein Vakuumstoß. Eine bestimmte Stellung des Schiebers 4 ergibt eine bestimmte Abflußöffnung von der Zuflußleitung 5. Es gibt also eine breite Veränderungsmöglichkeit des Ablassens bei verschiedenen Lasten und bei verschiedenen Öltemperaturen.

Bei dem in den Ansprüchen beschriebenen hydrostatischen Antrieb wird beim Ablassen der Ölmenge, die durch den Schieber 4 in die Abflußleitung des Hydromotors 6 geführt wird, Gelegenheit gegeben, einen Druck aufzubauen, der das Senkbremsventil 9 steuert, das seinerseits den Abfluß aus der Zuflußleitung 5 regelt. Infolgedessen entspricht das Maß des Ablassens jederzeit der durch die Abflußleitung 6 zur Arbeitskammer des Hydromotors zugeführten Ölmenge. Diese Ölmenge ist annähernd proportional (der Druck ist gleich dem Öffnungsdruck des Ventils 9) dem Hub des Schiebers 4 und damit des Steuerhebels bei Ablassen unter Last. Da die größte Geschwindigkeit durch die der Anordnung zugeführte ölmenge und die Motorgröße bestimmt ist, d. h. durch die je Umdrehung verbrauchte ölmenge, und da die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Senkbremsventils 9 beispielsweise durch eine Drosseleinrichtung in der Steuerleitung 12 und in der Verbindungsleitung 13 geregelt werden kann, kann der beim Bremsen der Last entstehende Druckanstieg innerhalb eines bestimmten Wertes geregelt und aufrechterhalten werden. Beim Ablassen ohne Last oder bei Belastung des Hydromotors in der Ablaßrichtung ist der Druck in der Abflußleitung 6 größer als der Öffnungsdruck des Senkbremsventils 9. Dieses öffnet völlig. In dieser Richtung kann das volle Drehmoment abgenommen werden.

Das Senkbremsventil 9 und die Bypaßleitung 8 können mit dem Gehäuse des Steuerventils 3 zusammengebaut sein; sie können auf dieses aufgesetzt oder auch getrennt vom Steuerventil angeordnet sein.

Die gleichen vorteilhaften Wirkungen ergeben sich

auch bei den anderen Ausführungsformen.

In den Fig. 2 A bis D ist der Hydromotor ein Duplexmotor. Er ist aus zwei getrennten Hydromotoren 1 und 2 auf einer gemeinsamen Welle zusammengesetzt. Auch hier kann wieder von der Verwendung zur Betätigung einer Windentrommel ausgegangen werden/Zusätzlich zu den Teilen der Anordnung nach den Fig. IA bis D hat diese Anordnung ein Rückführventil 27, das an den Hydromotor 2 angeschlossen ist, wenn der Öldruck im Hydromotor 1 beim Übergang in die Hubrichtung einen bestimmten Wert überschreitet. Im Steuerventil befindet sich eine enge Spaltöffnung 26, die beim Ablassen eine begrenzte Olmenge von der Zuflußleitungen 5 und 5' der Hydromotore 1 und 2 zur Rücklaufleitung 7 übertreten läßt. Andere entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. IA bis D versehen.

Die Abflußleitung 6' des Hydromotors 2 ist über das Steuerventil 3 unmittelbar an die Rücklaufleitung 7 angeschlossen, so daß beim Ablassen öl von der Zuführungsleitung 14 nur der Abflußleitung 6 des Hydromotors 1 zugeführt wird.

Steht das Steuerventil 3 in der Stoppstellung der Fig. 2A oder in der Hubstellung nach Fig. 2B, so ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei Fig. IA bis Fig. ID.

Beim Ablassen wird der Steuerschieber in Richtung auf die in Fig. 2B dargestellte Stellung bewegt. Die unterste Kante des Schiebers 4 verengt die öffnung zwischen der Zuführungsleitung 14 und der Rücklaufleitung 7 durch das Steuerventil 3. Es wird ein Druck in der Abflußleitung 6 aufgebaut, der zur Steuerung des Senkbremsventils 8 in der Bypaßleitung 8 ausgenutzt wird, wie es im Zusammenhang mit den Fig. ID und IC beschrieben wurde. Zusätzlich entläßt die Spaltöffnung 26 öl aus den Zuflußleitungen 5 der Hydromotoren 1 und 2 zur Rücklaufleitung 7. Die Spaltöffnung ist so klein, daß sie in keiner Stellung des Schiebers 4 die gesamte ölmenge abführen kann, die von den Zuflußleitungen 5 und 5' der Hydromotoren 1 und 2 abzutrennen ist. Infolgedessen öffnet das Senkbremsventil 9, und es ist jetzt dieses Ventil, das die Geschwindigkeit des Hydromotors beim Ablassen steuert. Die Spaltöffnung 26 dient lediglich zur Dämpfung etwaiger Schwingungen, die im Senkbremsventil 9 auftreten könnten. Im übrigen ist auf die Fig. IA bis D zu verweisen.

Bei dem dritten in den Fig. 3 A bis D dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hydromotor 15 ein Triplexmotor mit den Arbeitskammern 16, 17, 18 und getrennten Zufluß- und Abflußleitungen. Von diesen sind in den Figuren die Zuflußleitungen und die Abflußleitungen, bezogen auf den Betrieb in der Arbeitsrichtung, für Motorkammer 18 mit den Bezugszeichen 5 und 6 versehen. Die übrigen entsprechenden Teile haben die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 A bis D und Fig. 2 A bis D. Auch dieser Hydromotor ist zur Verwendung bei einer Windentrommel gedacht.

Diese Anordnung weist ein Überführungsventil 19 auf, das an die Motorkammer 17 angeschlossen ist, wenn der Öldruck in der Motorkammer 16 eine bestimmte Höhe überschreitet, und weiter ein Umschaltventil 20, das an die Motorkammer 18 angeschlossen ist, wenn der Druck in den beiden ersten Motorkammern einen anderen, höheren Wert überschreitet. Die Abflußleitungen der Motorkammern 16, 17 sind hier unmittelbar über das Steuerventil 3 (bei 6") an die Rücklauf leitung 7 angeschlossen, so daß beim Ablassen das öl aus der Zuführungsleitung 14 nur der Abflußleitung 6 der Arbeitskammer 18 zu- > geführt wird.

Eine nach dieser Art aufgebaute Steuerung ist beispielsweise in der norwegischen Patentschrift 86819 beschrieben.

Die Anordnung enthält eine Bypaßleitung 21, die

ι» zwischen einen Auslaß 22 vom Schieber 4 und dem Unterteil des Steuerventils 3 eingeschaltet ist, von wo aus eine freie Verbindung zur Rücklaufleitung 7 besteht. Das Senkbremsventil 9 zeigt im wesentlichen die gleiche Form wie in Fig. 1 A. Bei dieser Ausführungsform stehen jedoch die beiden Enden des Schiebers 10 miteinander über eine Düse 23 in Verbindung, die in diesem Fall im Schieber 10 selbst liegt. In die Leitung 13 ist ein einstellbares Steuerventil 24 eingebaut, das als Gegendruckventil arbeitet und mit einem federbelasteten Körper 25 versehen ist. Seine Arbeitsweise ist im folgenden beschrieben.

In der Stoppstellung des Steuerventils nach Fig. 3 A und in der Hubstellung nach Fig. 3 B ist das Senkbremsventil 9 geschlossen und die Abflußleitung 6 ist drucklos. In der Stoppstellung schließt der Schieber 4 auch den Auslaß 22 zur Bypaßleitung 21. Beim Ablassen muß das öl von den Abflußleitungen 6" der Hydromotoren 16 und 17 durch den Auslaß 22 und die Bypaßleitung 21 mit dem Senkbremsventil 9 fließen. Wenn der Druck so hoch ist, daß das Umschaltventil 20 anspricht, fließt öl auch aus der Motorkammer 18 ab. Das ist jedoch in Fig. 3 C nicht dargestellt, bei der das Öl von der Druckseite der Motorkammer 17 im Nebenschluß durch das Umschaltventil 20 geht.

Wenn der Steuerhandgriff in Richtung auf die Ablaßstellung entsprechend Fig. 3D bewegt wird, so öffnet der Schieber 4 den Auslaß 22. Gleichzeitig wird in der Abflußleitung 6 Druck aufgebaut, wie bereits

4« an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Dei Druck wird über die Steuerleitung 12 und durch die Düse 23 im Schieber 10 auf den Ventilkörper 25 im Ventil 24 übertragen. Solange das Ventil geschlosser gehalten wird, ist der Druck auf beiden Enden des Schiebers 10 gleich; die Feder 11 hält das Senkbremsventil 9 geschlossen. Wenn der Druck eine bestimmte Höhe erreicht, je nach der Einstellung der Feder, öffnet Ventil 24. Ein geeigneter Öffnungsdruck kanr beispielsweise 4 kp/cm² sein. Die Düse 23 begrenz!

den ölfluß durch den Schieber 10, so daß bei einerr kleinen Druckanstieg in der Leitung 12 der Schiebei 10 verschoben wird und für einen Abfluß aus den Zuflußleitungen 5 sorgt. Wenn der Druck in der Abfluß leitung 6 wieder zurückgeht, weil der Hydromotoi eine zu hohe Geschwindigkeit annimmt, oder weil dei Steuerhebel in Richtung auf die Stoppstellung beweg wird, schließt das Ventil 26, und die Feder 11 schließ das Senkbremsventil 9 wieder.

Das Ventil 24 ist so eingeschaltet, daß es in be

bo stimmten Fällen eine bessere Dämpfung als in dei oben behandelten Fällen ergibt. Dadurch, daß die Bypaßleitung 21 vom Schieber 4 abgenommen ist, erhäl man eine verläßliche Anordnung, da die Last in übli eher Weise abgestoppt werden kann, wenn das Senk

h5 bremsventil 9 ausfallen sollte, beispielsweise durcl Federbruch.

Im übrigen entspricht die Arbeitsweise der nacl den Fig. IA bis D und 2A bis D.

Die dargestellten Ausführungsmöglichkeiten sind nicht an die speziellen Typen von Hydromotoren gebunden. Auch können sie kombiniert werden. So kann beispielsweise der Auslaß 22 nach Fig. 2 bei der Ausführungsform nach Fig. 3 verwendet werden, wie ~> auch die Ausführungsform nach Fig. 3 bei anderen Hydromotortypen anwendbar ist. Es hängt das jeweils davon ab, unter welchen Bedingungen der Hydromotor arbeiten soll. Es gibt auch andere Ausführungsmöglichkeiten, aber allen ist gemeinsam, daß, wenn in

der Hydromotor gegen die Arbeitsrichtung ange ben wird, die ölzufuhr vom Steuerventil zu einer ι mehreren Arbeitskammern den Ausfluß aus der beitskammer des Hydromotors steuert.

Der Hydromotor muß mit einer Drehzahl arbe die dieser Ölmenge entspricht. Fällt die Motord zahl ab, so baut sich ein Druck auf, der das V für einen Auslauf aus der Motorkammer bzw. Motorkammern öffnet. Steigt die Motordrehzah so fällt der Druck, und das Ventil schließt.

Hierzu 6 Blau Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydrostatischer Antrieb, insbesondere für Winden, mit einem zwischen Pumpe und Hydromotor (1) angeordneten Mehrwegesteuerschieber (3), der den Zu- und Abfluß des Arbeitsmittels für die beiden Anschlußleitungen (5, 6) des Hydromotors steuert, mit einem Senkbremsventil (9) das von einer Vorspannkraft (Feder 11) in Schließstellung gehalten wird und von dem Druck des dem Hydromotor zufließenden Arbeitsmittels im Öffnungssinne beaufschlagt ist, wobei während des Rückwärtslaufes des Hydromotors - mit negativem Ausgangswellendrehmoment (Last senken) - das vom Hydromotor abfließende Arbeitsmittel (Leitung 5) im Senkbremsventil mit sinkendem Zuiaufdruck (Leitung 6) des Hydromotors mehr und mehr gedrosselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Senkbremsventil (9) zwischen dem Hydromotor (1) und dem Mehrwegsteuerschieber (3) angeordnet ist, wobei bei Rückwärtseinstellung des Mehrwegsteuerschiebers (3) der Abfluß des Arbeitsmittels über den Mehrwegsteuerschieber (3) gesperrt ist und über das Senkbremsventil umgeleitet wird;

b) der Zulaufdruck des Hydromotors (Leitung 6) in Abhängigkeit von der Stellung des Mehrwegsteuerschiebers (3) einstellbar ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Umleitung (26) für das vom Hydromotor abfließende Arbeitsmittel vorhanden ist und die weitere Durchflußmenge auf einen Bruchteil der gesamten Arbeitsmittelmenge begrenzt ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Senkbremsventil (9) einen axial verschiebbaren, durch eine Feder (11) belasteten Steuerschieber (10) enthält, der auf der einen Seite mit dem Steuerdruck (Leitung 12) aus der Zuflußseite (6) des Hydromotors und auf der anderen Seite mit dem Ablaufdruck (Leitung 13) des Senkbremsventils beaufschlagt ist und daß die Räume beiderseits des Schiebers (10) durch eine dämpfende Drosselbohrung (23) im Schieber (10) miteinander in Verbindung stehen (Fig. 3A).

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Drosselbohrung (23) ein Überströmventil mit einstellbarem Ansprechdruck eingesetzt ist.