DE2604905A1

DE2604905A1 - Verfahren zum steuern einer hydraulischen einrichtung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2604905A1
Application number: DE19762604905
Authority: DE
Inventors: Francis Anthony Haskew
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-07
Publication date: 1976-08-26
Also published as: US4041841A; GB1483396A

Description

PATENTANWALT BODE ■ 4033 HÖSEL · POSTFACH 1140 · TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

N 5 - 44

Coal Industry (Patents) Limited Hobart House, Grosvenor Place, London, SWlX 7AE, England

Verfahren zum Steuern einer hydraulischen Einrichtung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer hydraulischen Einrichtung mit Zu- und Rückführung für eine Druckflüssigkeit. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Steuerung hydraulischer Einrichtungen, denen Druckflüssigkeit von einer elektrisch angetriebenen Pumpe zugeführt wird.

Es ist bekannt, eine solche Einrichtung mit einem verhältnismäßig voluminösen mechanisch-elektrischen Verriegelungssystem zu steuern, um sicherzustellen, daß nach Unterbrechung der elektrischen Energiezufuhr die hydraulische Einrichtung wieder in Betrieb gesetzt wird, auch wenn die hydraulische Steuerung noch in ihrer Betriebsstellung verblieben ist. Die Anordnung bzw. Verwendung einer solchen elektrischen Verriegelung hat verschiedene Nachteile, insbesondere in Untertagebetrieben, in denen die Einrichtung schlagwettergeschützt sein muß und der zur Verfügung stehende Raum beschränkt ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine relativ einfache, weniger voluminöse und leichter bedienbare Steuerung zu s chaffen.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, daß der Druck der Druckflüssigkeit in der Rückführung erfaßt wird, um den Abfluß von Druckflüssigkeit in der Zuführung zu steuern, und daß bei einem vorbestimmten Druckabfall in der Rückführung Druckflüssigkeit aus der Zuführung abgelassen

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem von der Druckflüssigkeit vorgesteuerten Kolbenventil, das einen elastisch vorgespannten und gegen den Druck der Druckflüssigkeit gehaltenen Kolben aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuer-Einrichtung den Druck in der Rückführung erfaßt und der unter der Wirkung der Vorspannkraft verschiebliche Kolben eine hydraulische Verbindung zwischen der Zuführung und einem Auslaß bildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektrisch-hydraulischen Antriebs mit einer erfindungsgemäßen Steuerung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Bauteil des Blockschaltbildes nach Fig. 1

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Antrieb weist einen Elektromotor 2 auf, der über eine Welle 3 mit einer Pumpe M-verbunden ist, die Druckflüssigkeit über eine Leitung 5 an

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eine hydraulisch arbeitende Einrichtung 6 liefert, die z.B. ein hydraulischer Motor einer Abbaumaschine oder eine Kolben-Zylinder-Anordnung einer für den Bergbau bestimmten Einrichtung sein kann.

Die Druckflüssigkeit wird aus der hydraulischen Einrichtung zu einem Tank über eine Rückführungs-Leitung 8 geleitet, die unter einem vorbestimmten Minimum-Druck gehalten wird, z.B. 1,7 bar (2 5 psi).Typischerweise reicht bei Abbaumaschinen der Durchflußwiderstand der Leitung 8 aus, um sicherzustellen, daß ein gewünschter Miniumum-Druck aufrechterhalten wird, ohne daß eine weitere Drossel in der Leitung vorgesehen wird. Wenn jedoch der Druck in der Rückführungs-Leitung 8 dazu neigt, unter einen vorbestimmten Wert zu fallen, dann kann ein Widerstand, z.B. ein federbelastetes Rückschlagventil (nicht dargestellt) in der Rückführungs-Leitung angeordnet werden.

Die Steuerung für den hydraulischen Antrieb weist drei federbelastete Ventile Io, 12 und 14 auf. Der Aufbau des Ventils IH ist mehr ins einzelne gehend in Fig. 2 dargestellt.

Das Ventil IH weist ein Gehäuse aus einer Büchse 2o mit einer Stufenbohrung 21 und aus zwei Endteilen 22, 24 auf. Ein in der Stufenbohrung 21 abgedichtet verschieblicher Schieber besitzt einen Kolben 28, der abgedichtet in einer Kammer 29 mit verhältnismäßig großem Durchmesser verschieblich ist,die in der Stufenbohrung gebildet ist. Ein Ende des Schiebers steht in Berührung mit einer manuell betätigbaren Handhabe 3o, die schwenkbar am Endteil 24 angebracht und mit dem Schieber über einen Stift 31 verbunden ist, der am Schieber befestigt und in einem Schlitz 32 der Handhabe gehalten ist. Das andere

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Ende des Schiebers 26 beaufschlagt eine Schraubenfeder 3U, die den Schieber in die in Fig. 2 dargestellte Position drückt, bei der der Schieber am rechten Ende seines Verschiebeweges in der Stufenbohrung 21 angeordnet ist.

Das Gehäuse besitzt einen Einlaß Uo, der das Schieber-Ventil IU mit dem Ventil 12 über eine Leitung Ul verbindet, einen Auslaß U2, der das Schieber-Ventil IU mit einem Anschluß UU des Ventils Io über eine Leitung U5 verbindet, ferner einen mit einer Auslaßleitung U9 verbundenen Auslaß U8 und einen VorSteuer-Anschluß 5o, der mit der Rückführungsleitung 8 über eine Leitung 5 2 verbunden ist.

Der Anschluß 5o ist mit einer Drossel 53 versehen, um übermäßigen Ausfluß von Druckflüssigkeit zu verhindern.

Im Schieber 26 sind Leckflüssigkeits-Kanäle 5U, 55 und 56 gebildet und ein Stopfen U8 blockiert das eine Ende des sich in Längsrichtung erstreckenden Kanals 5U. Wenn das Ventil sich in der in Fig. 2 dargestellten "offenen" Betriebsstellung befindet, verbindet der querverlaufende Kanal 56 einen im Endteil 2U gebildeten Kanal 6o, wobei ein Stopfen 62 ein Ende der den Kanal 56 bildenden Querbohrung verschließt. Das eine Ende des Kanals 6o öffnet sich zur Kammer 29 und wird durch den Kolben 2 8 verschlossen.

Im Endteil 2 2 ist ein Stopfen 6U vorgesehen und verschiedene Dichtungsringe sind zwischen den Bauteilen des Ventils und auch an den Anschlußstellen Uo, U2, U8 und 5o angeordnet.

Die übrige Steuerschaltung weist eine Leitung 7o zum Zuführen von Druckflüssigkeit aus der Leitung 5 an das Ventil Io und eine an die Leitung 7o anschließende Zweigleitung 7 2 zu

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PATENTANWALT BODE . 4033 HÖSEL . POSTFACH Π40 · TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

einem Einlaß-Anschluß 74 des Ventils Io auf, sowie ferner eine Drossel 76 in dem zur Leitung 45 führenden Abschnitt, die sich wiederum zu einem Vorsteuer-Anschluß 78 und einem Einlaß-Anschluß 8o des Ventiles 12 verzweigt. Eine Leitung 82 verbindet die Leitung 41 über eine Drossel 84 mit der Auslaßleitung 49. Die beiden Ventile Io und 11 besitzen Federn 86 bzw. 88, die die betreffenden Ventile in ihre jeweilige Schließstellung drücken.

Beim Betrieb wird der Elektromotor 2 gestartet, so daß die angetriebene Pumpe 4 Druckflüssigkeit in die Leitung 5 fördert. Zunächst befindet sich die Handhabe 3o des Schieberventils 14 in der "offenen" Betriebsstellung, so daß die Auslässe 42 und 48, wie in Fig.2 dargestellt, hydraulisch miteinander verbunden sind und zulassen, daß Druckflüssigkeit aus den Leitungen 72 und 45 über die Auslaßleitung 49 abfließt. Wenn eine Strömung in der Leitung 72 fließt, ergibt sich durch die Drossel 7 6 ein Druckabfall über das Ventil Io, der ausreicht, um das Ventil gegen seine Feder 86 zu bewegen, so daß die geförderte Flüssigkeit von der Pumpe 4 zum Tank fließen kann. Auf diese Weise wird verhindert, daß in der Leitung 5 ein Druck aufgebaut wird, der dem zum Betrieb der Maschine erforderlichen Arbeitsdruck entspricht.

Wenn die Bedienungsperson die Handhabe 3o in die Betriebsstellung bringt, wird der Schieber 2 6 in der Stufenbohrung verschoben, wobei er die Verbindung zwischen den Auslässen 42, 48 trennt und die Leitungen 72 und 45 abschließt. Infolgedessen ist keine Strömung mehr durch die Drossel 76 vorhanden und die auf die gegenüberliegenden Seiten des Ventils Io einwirkende Flüssigkeitsdrücke sind gleich. Dadurch wird das Ventil Io unter Wirkung seiner Federbelastung aktiviert

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und die Leitung 7o wird geschlossen, wobei die Strömung zum Tank unterbunden wird und der Druck in der Leitung 5 sich bis zum Betriebsdruck aufbauen kann, um die Einrichtung 6 zu betätigen. Wenn die Bedienungsperson die Handhabe 3o in die Betriebsstellung bewegt, öffnet der Kolben 28 den Vorsteuer-Anschluß 5o, so daß der Gegendruck, der,wie oben erwähnt, auf einem vorbestimmten Minimum-Wert gehalten wird, sich aus der Rückführungs-Leitung 8 über die Leitung 52 zu der vom größeren Abschnitt der Stufenbohrung 21 gebildeten Kammer fortpflanzen kann, um den Schieber 26 in Betriebsstellung gegen die Wirkung der Feder 34- zu halten. Dadurch behält der Schieber 26 seine Betriebsstellung, wenn die Bedienungsperson die Handhabe 3o freigibt.

Wenn die Maschine während des Betriebes überlastet wird und der Betriebsdruck in der Leitung 5 über einen vorbestimmten Wert ansteigt ,wirkt der Druck in den Leitungen 72, 4-5 über den Vorsteuer-Anschluß 7 8 des Ventil 12 und bringt das Ventil aus dem Gleichgewicht, das dadurch gegen seine Federvorspannung aktiviert wird, um den Fluß von Druckflüssigkeit durch die Leitung Ul zum Einlaß ¹Io des Ventils IM- zu ermöglichen. Infolgedessen wird der Schieber 2 6 des Ventils 14-in der Stufenbohrung 21 gegen die Wirkung des relativ geringen Gegendruckes verschoben, der über den Vorsteuer-Anschluß 5o auf den Kolben 28 einwirkt. Die Auslässe 42 und 4-8 des Ventils IM· werden nun hydraulisch miteinander verbunden und ermöglichen den Abfluß von Druckflüssigkeit in der Leitung 4-5 sowie über die Drossel 76 in der Leitung 72. Sobald eine Flüssigkeitsströmung in den Leitungen 4-5 und 72 vorhanden ist, wird das Ventil Io aufgrund des Druckabfalls über die Drossel 76 aus dem Gleichgewicht gebracht und bewegt sich gegen seine Federvorspannung, so daß Druckflüssigkeit aus der Leitung 5 in den Tank fließen kann.

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Auf diese Weise wird bei Überlastung der Einrichtung 6 der resultierende Druckanstieg in der Leitung 5 erfaßt und die Zufuhr von Druckflüssigkeit zur Einrichtung schnell verringert. Damit verringert sich auch die Gefahr, daß die Maschine durch Überlastung beschädigt wird. Sobald einmal das Ventil Io durch die dem Einlaß M-o zugeführte Druckflüssigkeit betätigt worden ist, kann die Einrichtung 6 nicht wieder in Gang gesetzt werden, wenn nicht die Handhabe 3o manuell in die Betriebsstellung zurückgebracht wird.

Wenn die Bedienungsperson die Handhabe 3o in die Betriebsstellung bringt, wird die durch die Bewegung des Schiebers 2 verdrängte Druckflüssigkeit durch die Leitung 8 2 und die Drossel 8 4 abgelassen.

Wenn beim Betrieb die elektrische Versorgung des Elektromotors 2 z.B. durch Betätigen des Motorschalters oder auf andere Weise durch einen elektrischen Fehler unterbrochen wird, beginnt sofort der Auslauf bis zum Stillstand und der Gegendruck in der Rückführungs-Leitung 8 fällt unabhängig von der Betriebsstellung der Einrichtung 6 sehr schnell. Dabei kommt ein wesentlicher Vorteil der Erfindung zum Tragen, weil unabhängig von der Betriebsweise der Einrichtung 6 der Druck in der Zuführungs-Leitung 5 nicht schnell abfällt, wenn der Elektromotor ausläuft. Das ergibt sich daraus, daß der Motor bei hinreichendem Auslauf die Pumpe derart antreibt, daß sie genügend Druckflüssigkeit in die Leitung 5 fördert, um Leckverluste auszugleichen. Infolgedessen würde einige Zeit vergehen, bevor ein hinreichender Druckabfall bei der nachlassenden Zufuhr von Druckflüssigkeit in die Leitung 5 aus der mit nachlassender Drehzahl arbeitenden Pumpe 4- entdeckt würde. Wenn nun die hydraulische Steuerung

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den Druck in der Leitung 5 erfassen würde, wäre es wahrscheinlich, daß die Steuerung die verringerte Motordrehzahl nur langsam erfaßt und dementsprechend nur langsam anspricht, um die Druckflüssigkeit aus der Leitung 5 abzulassen. Wenn unter diesen Umständen der Elektromotor 2 innerhalb einer kurzen Zeitspanne wieder gestartet würde,' könnte die hydraulische Steuerung nicht verhindern, daß die Einrichtung 6 ihren Betrieb wieder aufnimmt, d.h., daß der Schieber 26 des Ventils 14 in seiner Betriebsstellung verbleibt.

Tatsächlich fällt jedoch der Gegendruck in der Leitung 8, sobald der Elektromotor 2 auszulaufen beginnt. Die erfindungsgemäße Steuerung ist so ausgelegt, daß sie die Verringerung des Gegendruckes erfaßt. Wenn ein vorbestimmter Druckabfall des Gegendruckes vom Kolben 2 8 über den Vorsteuer-Anschluß 5ο und die Leitung 52 erfaßt wird, wird der Schieber 2 6 durch die Wirkung der Feder 3M- bewegt und verbindet die Auslässe 42 und 4 8 hydraulisch miteinander, damit die von der Pumpe geförderte Druckflüssigkeit abgelassen werden kann. Beim

in Starten des Elektromotors bleibt der Schieber/"Schließstellung" und die Einrichtung 6 verbleibt "^inaktivem Zustand, bis die Bedienungsperson die Handhabe 3o betätigt.

Wenn die Bedienungsperson während des normalen Betriebes die Einrichtung 6 .anhalten will, kann sie die Handhabe 3o zusammen mit dem Schieber 26 in die "Offenstellung" gegen die Wirkung des verhältnismäßig geringen Gegendruckes auf den Kolben 28 bewegen.

Damit liefert die Erfindung eine relativ einfache hydraulische Steuerung, die schnell auf einen Abfall der Drehzahl des Elektromotors anspricht, und den Betrieb der Einrichtung 6 unterbindet, bis die Steuerung manuell wieder in den Betriebszustand gebracht worden ist. _ _{Patentansprüche} _

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Claims

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Patentansprüche;

/!./Verfahren zum Steuern einer hydraulischen Einrichtung

mit Zu- und Rückführung für eine Druckflüssigkeit, d adurch gekennzeichnet, daß der Druck der Druckflüssigkeit in der Rückführung erfaßt wird, um den Abfluß von Druckflüssigkeit in der Zuführung zu steuern,und daß bei einem vorbestimmten Druckabfall in der Rückführung Druckflüssigkeit aus der Zuführung abgelassen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch mit einem von der Druckflüssigkeit vorgesteuerten Kolbenventil, das einen elastisch vorgespannten und gegen den Druck der Druckflüssigkeit gehaltenen Schieber aufweist, dadurch- gekennzeichnet , daß die Vorsteuer-Einrichtung (28, 5o, 52) den Druck in der Rückführung (8) erfaßt und der unter der Wirkung der Vorspannkraft verschiebliche Schieber (2G) eine hydraulische Verbindung zwischen der Zuführung (5) und einem Auslaß bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß eine manuell betätigbare Handhabe (3o) für den Schieber (26) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet , daß ein auf den Druck in der Zuführung (5) ansprechendes federbelastetes Ventil (12) zur Betätigung des Kolbenventils (11) vorgesehen ist.

VII/sch

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