DE2652111C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Motor mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen (DE-OS 20 35 269).

Beim Absenkbetrieb läuft der Motor entgegengesetzt zum Hubbetrieb um. Wenn im Nachfolgenden von "Absenkbetrieb" und "Hubbetrieb" die Rede ist, so sind damit ganz allgemein die beiden Drehrichtungen des Hydromotors mit dem ihnen zugeordneten, unter­ schiedlichen Lastverhalten angesprochen, ohne damit das Anwendungsgebiet zu präjudizieren. Insbesondere bei Schiffswinden, die z. B. zum Auslegen und Einholen von Fischnetzen bei starkem Seegang im Absenkbetrieb starken Laständerungen ausgesetzt sind, ist ein gutes Schlagdruckverhalten des Motors von besonderer Wichtigkeit. Die Druckschläge sind eine Folge von plötzlichen Laständerungen. Durch den vorbekannten Motor wird bereist erreicht, daß bei seinem Absenk­ betrieb seine Drehzahl unabhängig von den Laständerungen angenähert proportional der Drehstellung des Steuer­ hebels ist.

Beim Absenkbetrieb des bekannten Motors wird der Druckabbau auf der Ablaufseite durch den Druck auf der Einlaßseite gesteuert. Obwohl das Senkbremsventil beim Auftreten von besonders hohen, am Einlaß auf­ tretenden Drücken die Umgehungsleitung auf der Ablauf­ seite des Motors vollständig öffnet, ist unter bestimmten Bedingungen immer noch kein ausreichend schneller Druckabbau auf der Ablaufseite des Motors gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Motor der vorausgesetzten Gattung so weiterzubilden, daß bei seinem Absenkbetrieb immer noch vorhandene, auf Lastwechsel beruhende Druckschwankungen weiter abgebaut werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Während beim vorbekannten Motor nur einlaßseitige Druckveränderungen das Senkbremsventil steuern, werden erfindungsgemäß zusätzlich die auf der Auslaßseite des Motors auftretenden Druckveränderungen zur Steuerung des Senkbremsventils verwertet. Die Steuerung des Senk­ bremsventils erfolgt also durch sowohl auf der Einlaß- als auch auf der Auslaßseite des im Absenkbetrieb betriebenen Motors auftretende Druckänderungen.

Durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 4 ist es mit verhältnismäßig einfachen Mitteln möglich, unabhängig von bzw. zusätzlich zur Voreinstellung gemäß Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 2 eine Fernsteuerung des Druckausgleichventils durch das Arbeitsmedium vorzunehmen.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestell­ ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweise schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform, bei der das Senkbremsventil und das Druckausgleichsventil inaktiv und der Motor und das Steuerventil ebenfalls in ihrer Ruhestellung sind,

Fig. 2 die Ausführungsform gemäß Fig. 1, bei der das Senkbremsventil in seiner Aktivstellung, das Druckausgleichsventil in seiner Inaktiv­ stellung und das Steuerventil in seiner Absenkposition gezeigt sind,

Fig. 3 eine Darstellung analog Fig. 1 und 2, bei der das Senkbrems- und das Druckausgleichsventil sich in ihrer Aktivstellung befinden,

Fig. 4 die Darstellung einer zweiten Ausführunsgform mit einem Fernsteuerventil für das Senkbrems­ ventil in einer Fig. 1 entsprechenden Position,

Fig. 5 eine Darstellung der zweiten Ausführungsform (Fig. 4) in einer Position entsprechend Fig. 2,

Fig. 6 eine Darstellung der zweiten Ausführungsform (Fig. 4 und 5) in einer Position entsprechend Fig. 3.

In den Fig. 1-6 ist ein hydraulisches System mit begrenzter Kapazität dargestellt, welches eine irre­ versible Hydraulikpumpe 10 aufweist, von der sich eine Hauptspeiseleitung 11 zu einer Einlaßöffnung 12 eines Steuerventiles 13 erstreckt. Von der Auslaß­ öffnung 14 des Steuerventils 13 führt eine Hauptrück­ flußleitung 15 zurück zur Saugseite der Pumpe 10. Zwischen der Hauptspeiseleitung 11 und der Hauptrück­ flußleitung 15 liegt eine Verbindungsleitung 16, welche mittels eines Sicherheitsventiles 17 verschlossen werden kann. Bei 17 a ist ein Rückschlagventil darge­ stellt.

Ein Dreikammer-Hydromotor 18 hat drei Auslässe 19, 20 und 21, welche im Hebebetrieb die Zuführungsleitungen zum Motor 18 darstellen, und einen Einlaß 22, der im Hebebetrieb eine Rückflußleitung vom Motor 18 bildet. Im umgekehrten Senkbetrieb des Motors 18 bildet der Einlaß 22 die Speiseleitung, während die Auslässe 19, 20 und 21 die Rückflußleitungen des Motors 18 sind. Der Hebe- und Senkbetrieb sowie die Stopstellung des Motors 18 werden mit Hilfe des Umsteuerschiebers 23 des Umsteuerventiles 13 in an sich bekannter Weise von Hand gesteuert.

Zwischen dem Umsteuerventil 13 und dem Motor 18 ist ein Verbindungsflansch 24 eingefügt, durch das eine offene Verbindung 24 a zwischen den Auslässen 19 und 20 hergestellt wird. Bei 25 ist ein Kurzschluß­ kanal zwischen den Auslässen 20 und 21 dargestellt. Folglich besteht eine unmittelbare Verbindung zwischen den Auslässen 19, 20 und 21. Eine Umgehungsleitung 26, 27 mit eingesetztem Senkbremsventil 28 verbindet den Auslaß 19 und die Rückführkammer 29 des Umsteuer­ ventiles 13. Ein Abschnitt der Umgehungsleitung 26 ist mit dem Auslaß 19 über den Verbindungsflansch 24 verbunden, während der andere Abschnitt der Umgehungsleitung 27 eine Verbindung mit der Rücklauf­ seite des Systems herstellt. Die anderen Enden der Abschnitte der Umgehungsleitung 26, 27 münden in die jeweiligen Durchlässe 30 und 31 des Senkbremsventils 28 ein. Die Durchlässe 30 und 31 sind in der Position gemäß Fig. 1 durch die Steuerscheibe 32 des Schiebers 33 voneinander getrennt. Das eine Ende des Schiebers mit dazugehörender Steuerscheibe 34 steht unter dem Einfluß der Steuerdruckkammer 35, während das entgegengesetzte Ende des Schiebers mit der Steuer­ scheibe 36 unter dem Einfluß einer Gegendruckkammer 37 steht. Die Steuerdruckkammer 35 ist über die Steuerleitung 38 mit dem Einlaß 22 verbunden, während die Gegendruckkammer 37 über den Abzweigkanal 39 mit der Umgehungsleitung 27 in Verbindung steht. Zwischen dem Schieber 33 und dem Boden der Gegendruck­ kammer 37 ist eine Druckfeder 40 eingefügt.

Die Steuerleitung 38 führt unmittelbar durch ein Druckausgleichsventil 41. Dadurch wird zusätzlich zur Druckabbaufunktion des Senkbremsventils 28 noch eine Druckausgleichsfunktion erzielt.

Die mit der Abzweigleitung 46 verbundene Steuerkammer 43 des Druckausgleichsventils 41 ist auf der Oberseite des Ventilkörpers 42 angeordnet. An dessen entgegen­ gesetzter Unterseite befindet sich eine Steuerscheibe 44 mit einer Gegendruck-Steuerkammer 45. Die Steuer­ kammer 43 kommuniziert über die Abzweigleitung 46 mit der Umgehungsleitung 26 der Ablaufseite des Motors 18 und hat die gleichen Druckverhältnisse wie die Auslässe 19-21. Die Gegendruck-Steuerkammer 45 kommuniziert über die Zweigleitung 47 mit der Steuerleitung 38. In der Gegendruck-Steuerkammer 45 ist zwischen der Steuerscheibe 44 und der Stell­ schraube 48 in den Boden der Kammer eine Ventilkörper­ feder 49 eingelassen.

Der Druck, welcher in der Gegendruck-Steuerkammer 45 auf den Ventilkörper 42 einwirkt, ist die Kraft der Ventilkörperfeder 49. Dieser Vorspanndruck ist durch Einstellen der Schraube 48 verstellbar.

In der in Fig. 1 dargestellten Position steht das Steuerventil 13 in der Stopstellung, da der Steuer­ schieber 23 derart angeordnet ist, daß die Einlaßöffnung 12 der Hauptspeiseleitung 11 mit der Auslaßöffnung 14 kommuniziert. Die Auslässe 19-21 sind über die Steuer­ scheiben 23 a, 23 b und 23 c, 23 d sowie 23 e vom Auslaß abgetrennt und stellen so den Stillstand des Motors 18 in der Stopposition sicher. Das Druckmedium zirkuliert von der Pumpe 10 kommend auf einem Kurs durch das Steuerventil 13 außerhalb des Motors 18.

Wenn der Umsteuerschieber 23 in Richtung auf seine Absenkstellung verschoben wird (Fig. 2), strömt das Öl durch das Senkbremsventil 28. Der Einlaß 22 steht in offener Kommunikation mit der Einlaßöffnung 12 und ist ohne Begrenzung mit dem von der Hauptspeise­ leitung 11 kommenden Druckmedium beaufschlagt. Der Motor 18 wird dadurch in Absenkrichtung angetrieben, d. h. also in der Richtung, in der auch die äußere Kraft auf den Motor wirkt (beispielsweise das Gewicht der Ladung). Der Motor 18 wird in diesem Belastungsfall zusätzlich durch die äußere Kraft der Ladung als Pumpe angetrieben. In Fällen, in denen die äußere Kraft klein ist, wird der Motor zusätzlich durch die Kraft angetrieben, die das Druckmedium auf den Einlaß 22 ausübt. Mit Hilfe dieser Kraft des Druck­ mediums im Einlaß 22 kann die Geschwindigkeit des Senkbetriebes vergrößert werden. In Fällen, in denen die äußere Kraft groß ist, ist sie entscheidend und das Problem besteht im wesentlichen darin, die Geschwindigkeit des Absenkens zu reduzieren. Die Absenkgeschwindigkeit hängt im wesentlichen davon ab, wieviel Öl in den Einlaß 22 eingeleitet werden kann. Der Druck im Einlaß 22 kann dadurch reguliert werden, daß der Durchfluß des Druckmittels über die untere Steuerscheibe 23 f des Umsteuerschiebers 23 zur Auslaßkammer 29 hin ermöglicht wird. Dieser Weg über die Steuerscheibe 23 f kann gedrosselt oder geschlossen werden mit Hilfe der Steuerscheibe 23 f. In der Senkbetriebstellung des Umsteuerschiebers 23 wird der Druck so einjustiert, daß er den Motor in Absenkrichtung antreibt oder aber das Öffnen des Senkbremsventils 28 bewirkt. Der Druck wird am größten, wenn keine Last vorhanden ist, die eine Absenkbewegung verursacht. Das Steuerventil 13 muß desgleichen aus der Startposition sowohl bei hoher wie bei niedriger Absenklast bewegt werden, und zwar durch Drosselung über die Steuerscheibe 23 f.

Zum Senkbetrieb wird von der in Fig. 1 dargestellten Stopposition des Umsteuerschiebers 23 ausgegangen. Der Einlaß 22 ist dann drucklos und das Senkbremsventil 28 geschlossen. Wenn der Umsteuerschieber 23 in die in Fig. 2 dargestellte Position bewegt wird, verengt die Steuerscheibe 23 f den Durchgang zwischen Einlaß 22 und Rückführkammer 29. Es bildet sich dann ein Druck im Einlaß 22 aus, wobei gleichzeitig der Druck in der Steuerleitung 38 ansteigt. Wenn der Druck der Steuerleitung 38 im Senkbremsventil 28 den Druck der Feder 40 übersteigt, die auf den Schieber 33 aus der Gegendruckkammer 37 einwirkt, so öffnet sich das Senkbremsventil 28 und ermöglicht den Druckabbau im Auslaß 19 über die Umgehungsleitung 26, 27 zur Rückführkammer 29. Falls die äußere Kraft der Ladung versucht, den Motor schneller in Absenk­ richtung zu drehen, so muß die verfügbare Menge des Druckmediums über die Steuerscheibe 23 f gedrosselt werden. Der Druck im Einlaß 22 fällt und es wird ein entsprechender Druckabfall in der Steuerleitung 38 eintreten, so daß das Senkbremsventil 28 ganz oder teilweise geschlossen wird, bis sich der Druck im Einlaß 22 wieder aufgebaut hat.

Die Auslässe 19-21 sowie das Senkbremsventil 28 haben eine weitere Arbeitsfunktion über die vorstehend beschriebene Druckabbaufunktion hinaus. Über die Abzweigleitung 46 von der Umgehungsleitung 26 wird das Druckausgleichsventil 41 gesteuert und es kann dadurch das Druckausgleichsventil 41 in Kombination mit dem Senkbremsventil 28 als Spannungs- und Druck­ begrenzungsvorrichtung verwendet werden. Tritt eine Druckerhöhung in den Auslässen 19-21 auf, die den Druck in der Gegendruck-Steuerkammer 45 übersteigt, beispielsweise durch Veränderung der Seilspannung an der Winde (bei Schiffswinden, Turmwinden, Fischerei­ winden od. dgl.), oder durch plötzliches Übergehen aus der Absenkbetrieb in die Stopposition bei Lade­ winden, so öffnet sich die Verbindung zwischen der Abzweigleitung 46 und der Steuerleitung 38 über die Steuerkammer 43, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Es entsteht sodann ein Druckanstieg in der Steuerleitung 38 derart, daß das Senkbremsventil 28 öffnet und das Druckmedium aus der Umgehungsleitung 26 über das Senkbremsventil 28 zur Umgehungsleitung 27 und weiter zur Rückführkammer 29 strömt. Es kann folglich durch Verstellung des auf den Ventilkörper 42 einwirkenden Federdruckes, d. h. durch Einstellen der der Ventilkörperfeder 49 zugeordneten Schraube 48 der Druck in den Auslässen 19-21 auf einen Maximal­ druck einreguliert werden. Solbald dieser Maximaldruck überschritten wird, tritt zusätzlich zum Druckabbau über das Senkbremsventil 28 ein Druckausgleich zwischen der Ablaufseite und der Zulaufseite des Motors 18 ausgehend von den Auslässen 19, 20, 21 über die Umgehungs­ leitung 26, die Abzweigleitung 46, das Druckausgleichs­ ventil 41 und die Steuerleitung 38 zum Einlaß 22 ein, bis der Druck in den Auslässen 19-21 auf das erwünschte Maß, nämlich bis auf den an der Stellschraube 48 eingestellten Druck abgefallen ist. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, den Innendruck des Windenmotors sicher zu limitieren und unerwünschte Druckschläge abzufedern, um beispielsweise den Absenk­ vorgang abzubremsen und gleichzeitig unerwünschte Druckstöße in den Auslässen 19-21 zu vermeiden. Als Folge hiervon kann man beispielsweise mit einer Schiffswinde, einer Turmwinde oder einer Fischereiwinde oder ähnlichem in beliebiger Weise das Seil ausfahren lassen oder einholen unabhängig davon, ob sich die äußere Kraft erhöht oder erniedrigt.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 bis 6 ist ein modifiziertes hydraulisches Steuersystem dargestellt, welches in der Konstruktion und Arbeits­ weise demjenigen entspricht, welches in den Fig. 1 bis 3 beschrieben und dargestellt ist, jedoch mit dem Unterschied, daß in der Gegendruck-Steuerkammer ein Öldruck ferngesteuert aufgebaut werden kann. Es sind folglich weitere Regelmöglichkeiten für den Druckabbau und Druckausgleich vorhanden. Hierzu ist die Gegendruck-Steuerkammer 45 über eine Arbeits­ mittelleitung 50 mit einem Fernsteuerventil 51 ver­ bunden. Das Fernsteuerventil 51 erhält seinen Speise­ druck über eine Speisedruckleitung 52 aus der Abzweig­ leitung 46 des Druckausgleichsventils 41, d. h. es erhält einen Druck, der dem Druck in den Auslässen 19-21 entspricht. Das Fernsteuerventil 51 hat eine Entleerleitung 53, die über die Umgehungsleitung 27 zur Rückführkammer 29 führt. Es ist ein Schieber 54 mit drei Steuerscheiben 55, 56 und 57 nebst Zwischen­ kammern 58 und 59 dargestellt. Die Steuerscheibe 56 bedeckt in der dargestellten Position die Eingangs­ öffnung der Arbeitsmittelleitung 50, wogegen die angrenzenden Kammern 58 und 59 mit der Speisedruck­ leitung 52 bzw. der Entleerleitung 53 kommunizieren; die dargestellte Position des Schiebers 54 wird durch die gegeneinander wirkenden Kräfte der Druck­ federn 60 und 61 gesichert sowie auch durch denjenigen Innendruck, der in den Kammern 62 und 63 herrscht. Die eine Druckfeder 60 ist in der Kammer 62 angeordnet, die über den Zweigkanal 64 mit der Arbeitsmittelleitung 50 verbunden ist. Die andere Druckfeder 61 ist in der Kammer 63 angeordnet, die über den Zweigkanal 65 mit der Entleerleitung 53 in Verbindung steht. Die Druckfeder 60 hat eine konstante Druckkraft, wogegen die Druckkraft der Feder 61 mit Hilfe der Stellschraube 66 eingestellt werden kann. Durch Erhöhung der Druckkraft an der Feder 61 kann der Schieber 54 in Richtung abwärts (Fig. 4-6) verschoben werden. Dadurch wird der Druck in der Arbeitsleitung entsprechend erhöht, bis der Druck in der Kammer 62 zusammen mit der Kraft der Feder 60 dem Federdruck 61 die Waage hält. Bei entsprechender Rücknahme der Druckfeder 61 wird der Schieber 54 nach oben bewegt und der Druck in der Arbeitsmittelleitung 50 dabei um einen entsprechenden Betrag reduziert, da ein Arbeitsmittelausstoß von der Leitung 50 über die Kammer 59 zur Entleerleitung 53 eintritt, solange bis die auf die beiden entgegengesetzten Enden des Schiebers wirkenden Kräfte gleich sind.

Bei der Bewegung des Ventilkörpers 42 im Druck­ ausgleichsventil 41 ist aus der in Fig. 5 dargestellten Position in die Position gemäß Fig. 6 tritt eine Druckerhöhung in der Arbeitsmittelleitung 50 ein, so daß der Schieber 54 des Fernsteuerventils 51 aufwärts bewegt wird; dabei wird eine entsprechende Druckentladung über die Kammer 59 zur Entladeleitung bewirkt. Unverzüglich wird der Ventilkörper 42 in die in Fig. 5 dargestellte Stellung zurückgebracht, wodurch ein Druckabfall in der Leitung 50 eintritt. Dadurch wird der Schieber 54 des Ventils 51 nach unten bewegt und es tritt eine entsprechende Druck­ erhöhung ein, und zwar über die Zwischenkammer 58 von der Speisedruckleitung 52, bis das Kräftegleich­ gewicht an den Enden des Schiebers 54 wieder hergestellt ist.

Ein spezieller Vorteil des Systems gemäß Fig. 4-6 besteht darin, daß es im wesentlichen auf der Drucküber­ mittlung in den Leitungen 50, 52 und 53 basiert, ohne wesentlichen Fluß des Druckmediums. Folglich kann auch bei Verwendung von verhältnismäßig viskosem Öl im hydraulischen System und in langen Leitungen eine genaue Druckeinstellung in den Leitungen 50, 52 und 53 und eine schnelle und genaue Steuerung bewirkt werden. In Fig. 6 ist die Druckübertragung in den Leitungen 50 und 52 während der kurzen Zeit, in der der Ventilkörper 42 des Druckausgleichventils 41 aus der Position gemäß Fig. 4 und 5 in die Position gemäß Fig. 6 bewegt wird, durch Pfeile angedeutet. Es tritt lediglich eine Verschiebung einer Minimalmenge des Druckmediums von der Gegendruckkammer 45 über die Leitung 50 in das Ventil 51 und die Leitung 53 zur Auslaßkammer 29 des Umsteuerventils 13 ein. Sobald die Bewegung des Ventilkörpers 42 in die Position gemäß Fig. 6 beendet ist, wird der Schieber 54 des Ventils 51 nach unten in die Startposition gemäß Fig. 4 und 5 bewegt. In diesem Zeitintervall (nicht weiter dargestellt) bewegt sich der Ventilkörper 42 des Ventils 41 zurück in die Position gemäß Fig. 4 und 5, wodurch eine Rückfüllung der Gegendruckkammer 45 über die Leitung 52, das Ventil 51 (mit dem nach unten gedrückten Schieber 54 aus der Position gemäß Fig. 4) und die Leitung 50 eintritt und sobald dies erreicht ist, wird der Schieber 54 zurück in die Startposition gemäß den Fig. 4 und 5 gebracht.

Claims (5)

1. Hydrostatischer Motor, insbesondere für den Antrieb von Schiffswinden,

• - mit einem vorgeschalteten Steuerventil (13) zur Umsteuerung der Drehrichtung des Motors und zur Drosselung des Hydraulikstromes und
• - mit einer zwischen dem Auslaß (19, 20, 21) des im Senkbetrieb arbeitenden Motors (18) und einer Rückführkammer (29) zur Pumpe (10) vor­ gesehenen Umgehungsleitung (26, 27),
  • -- in der ein Senkbremsventil (28) mit einem einstellbaren Druckausgleichsventil (41) angeordnet ist, wobei das Senkbremsventil (28)
    • --- durch den mittels einer Steuerleitung (38) übertragenen Druck des für den Senkbetrieb bestimmten Einlasses (22) gesteuert wird und
    • --- beim Auftreten von übermäßigen Drücken auf der Einlaßseite die Umgehungsleitung (26, 27) freigibt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (41) in die Steuer­ leitung (38) eingebaut und mit dem für den Senk­ betrieb bestimmten Auslaß (19, 20, 21) verbunden ist derart, daß es bei übermäßigen Drücken im Auslaß (19, 20, 21) diesen mit der gesamten Steuer­ leitung (38) verbindet.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechdruck des Druckausgleichsventils (41) durch eine in dessen Schließrichtung auf den Ventilkörper (42) einwirkende Ventilkörperfeder (49) einstellbar ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch eine Zweigleitung (47) mit der Steuerleitung (38) verbundene Gegendruck-Steuerkammer (45) des Druckausgleichsventils (41) auf den Ventilkörper (42) in dessen Schließrichtung einwirkt.

4. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch ein Fernsteuerventil (51) mit der Umgehungsleitung (26, 27) verbundene Gegendruck- Steuerkammer (45) des Druckausgleichsventils (41) auf den Ventilkörper (42) in dessen Schließ­ richtung einwirkt, daß das Fernsteuerventil (51) mit dem Senkbremsventil (28) parallelgeschaltet ist und daß es von den in der Umgehungsleitung (26, 27) herrschenden Drücken gesteuert wird.