DE2920887A1

DE2920887A1 - Hydraulische gleichlauf-antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE2920887A1
Application number: DE19792920887
Authority: DE
Inventors: Arie Adolf Demmers
Original assignee: KONINKLIJKE BOS KALIS WESTMINSTER GROUP NV
Current assignee: KONINKLIJKE BOS KALIS WESTMINSTER GROUP NV
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1979-12-13
Also published as: NL7805880A; JPS5527570A; GB2022713B; FR2427495A1; US4237688A; FR2427495B1; BE876631A; GB2022713A

Description

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Koninklijke Bos Kalis Westminster Group N.V. Sliedrecht, Niederlande

Hydraulische Gleichlauf-Antriebsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Gleichlauf-AntriebsVorrichtung, versehen mit mindestens zwei Kolben-Zylindersystemen mit je einer Bodenkammer und einer Ringkammer und von denen die Kolbenstangen aus den Ringkammern nach aussen ragend auf einer Gegen-Vorrichtung angreifen, welche die Kolbenstangen untereinander in entgegengesetzter Ristung gleichzeitig belasten kann, einem mindestens eine Pumpe und einen Vorratsbehälter aufweisenden hydraulischen Flüssigkeitskreislauf, wobei in Flüssigkeitsleitungen, die mit der Bodenkammer des einen Zylinders und der Ringkammer des anderen Zylinders und umgekehrt weiterverbunden sind, paarweise volumetrische Durchführungsorgane vorhanden sind, die zu einem konstanten Durchlieferungsverhältnis miteinander gekuppelt sind.

In der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 74.16509 ist eine Antriebsvorrichtung dieses Typus beschrieben worden, welche auf einem Baggerfahrzeug angeordnet ist, um diese fortzubewegen mittels einer Ankerpfahlkonstruktionι die dabei die Gegen-Vorrichtung bildet. Der Boden, in den der Ankerpfahl mit seinem unteren Ende eingesteckt ist, kann dem Ankerpfahl nicht das notwendige Moment liefern, das zum Vertikalhalten des Ankepfahls erforderlich ist, wenn die Reaktionskraft auf seinen oberen Teil wirkt, welche beim Fortbewegen des Fahrzeuges entsteht. Die Antriebsvorrichtung soll daher dem Ankerpfahl dieses Moment liefern, und zwar durch die entgegengesetzte Belastung der Kolben, die vertikal Abstand halten. Zumal bei einem langen Ankerpfahl betrifft es hier grosse hydraulische Kräfte und lange Kolbenwege, so dass dabei viel Energie im Spiel ist, die

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zu einem wichtigen Teil in der genannten bekannten Vorrichtung durch die zu einem konstanten Durchlieferungsverhältnis gekuppelten volumetrischen Durchführungsorgane zurückgewonnen wird. Diese bekannte Gleichlauf-Antriebsvorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass sie zu kompliziert und zu teuer ist. Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses Nachteils.

Die eingangs umschriebene hydraulische Gleichlauf-Antriebsvorrichtung ist nach der Ausführung gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die von den Durchführungsorganen nach den Zylindern laufende Flüssigkeitsleitungsteile mit nur einer Zylinderkammer weiterverbunden sind. Das Beibehalten dieser kennzeichnenden Besonderheit macht verschiedene Ausführungsformen einer einfachen und zweckmässigen hydraulischen Gleichlauf-Antriebsvorrichtung erreichbar, von denen in der Zeichnung einige Beispiele wiedergegeben werden.

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Die Zeichnung zeigt schematisch in:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung gemäss der Erfindung in einer bestimmten Betriebsstellung; in

Fig. 2 dieselbe Ausführungsform in einer anderen Betriebsstellung, und in Fig. 3 eine zweite Ausführungsform.

In das Schema nach Fig. 1 sind zwei hydraulische Zylinder 1 und 2 aufgenommen, je versehen mit einem Kolben 3 bzw. h mit einer Kolbenstange 5 bzw. 6, welche Kolben die Zylinder in eine Bodenkammer und eine Ringkammer unterteilen, durch welche Ringkammer die "betreffende Kolbenstange sich nach aussen erstreckt. Die Kolben haben untereinander einen gleichen Durchschnitt, ebenso wie die Kolbenstangen. Die Bodenkammer des Zylinders 1 ist mit dem Flüssigkeitsbehälter 7 verbunden durch eine Leitung, von dre ein Teil 8 zwischen der Bodenkammer und einem volumetrischen Durchführungsorgan 9 liegt, ein Teil 10 zwischen diesem Durchführungsorgan und einem Schaltventil 11 und ein Teil 12 zwischen diesem Schaltventil und dem Behälter J. In den Teil 12 ist ein Rückschlagventil 13 aufgenommen. Die Ringkammer des Zylinders 1 ist über einen Leitungsteil 1U mit dem volumetrischen Durchführungsorgan 15 verbunden, das mittels des Leitungsteils 16 mit dem Schaltventil 11 weiterverbunden ist, das in dem gezeichneten Stand den Leitungsteil 16 mit dem Behälter T über den Leitungsteil 17, in den eine Pumpe 18 aufgenommen ist, weiterverbindet. Die Bodenkammer des Zylinders 2 kommuniziert über den Leitungsteil 19 mit dem volumetrischen Durchführungsorgan 20, das über den Leitungsteil 21 an den eher genannten Leitungsteil 12 angeschlossen ist. An den Leitungsteil 12 ist auch der Leitungsteil 22 angeschlossen, der über das volumetrische Durchführungsorgan 23 mit dem Leitungsteil 2k, der an die Ringkammer des Zylinders 2 angeschlossen ist kommunizieren kann.

Die Durchführungsorgane 9 und 23 sind durch eine Achse 25 mechanisch aneinander gekuppelt, sowie auch die Durchführungsorgane 15 und 20 durch die

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Achse 26. Diese an sich bekannten Durchführungsorgane können als eine die hydraulische Flüssigkeit weiterpumpende Pumpe und als ein durch, die hydraulische Flüssigkeit angetriebener Motor arbeiten. Das von diesen Organen durchgelassene Volumen ist zu ihrer Drehzahl proportional. Dadurch gewährleistet die Kupplung der Durchführm©organe 15 und 20 durch die Achse 26 ein konstantes Verhältnis zwischen den Mengen Flüssigkeit, die durch die Leitungsteile 1 ii- bzw. 19 in und aus den angeschlossenen Zylinderkammern passieren. Weil die Kolben 3 und It- sich mit gleicher Verschiebungsgeschwindigkeit bewegen müssen, ist das Verhältnis der volumetrischen Kapazität je Umdrehung der Durchführungsorgane 15 und 20 untereinander dem Verhältnis zwischen den Oberflächen der freien inneren Durchschnitte er Ringkammer des Zylinders 1 und der Bodenkammer des Zylinders 2 gleich. Dieselbe Verhältniszahl gilt für die volumetrischen Kapazitäten je Umdrehung der betreffenden Durchführungsorgane 23 und 9. Die Durchführungsorgane mit der grösseren Kapazität, 9 und 20, sind dementsprechend in der Zeichnung mit einem grösseren Durchmesser wiedergegeben als die anderen DurchführungsOrganen 15 und 23.

In dem Fall, dass man gleich dimensionierte Durchführungsorgane anwenden will, kann eine Kupplung über eine das Antriebsverhältnis bestimmende Uebertragungsvorrichtung, wie ein Zahnradkasten, zwischengeschaltet werden.

Die entgegengesetzt zueinander verlaufenden Strömungsrichtungen in den Leitungsteilen lh und I9, sowie auch in den Leitungsteilen 2k und 8, sind durch die Wahl der Oeffnungen der Durchführungsorgane, an welche die Leitungsteile angeschlossen sind, berücksichtigt worden.

In dem Schema der Fig. 1 ist eine Betriebs st ellung angenommen, bei der die Kolben 3 und k sich gleichlaufend in Richtung der Pfeile 27 bewegen und auf die Kolbenstangen 5 und 6 die äusseren Kräfte 50 bzw. 60 wirken. Die Kräfte 50 und 60 wirken in entgegengesetzter Richtung zueinander und sind nicht gleich gross, weil eine Resultante verfügbar kommen muss zum Erhalten des bezweckten Resultats, wie das Liefern der Antriebskraft an ein fortzubewegendes Schiff. Im Zusammenhang mit der Richtung der Pfeile 27 ist in Fig. 1 die Kraft 50 grosser als die Kraft βθ.

In Fig. 1 befindet sich das Regelventil 11 in der Durclilassungsstellung, die der von den Pfeilen 28 angegebenen schematischen Wiedergabe entspricht. Die

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Pumpe 18 saugt hydraulische Flüssigkeit aus dem Behälter 7 und presst diese Flüssigkeit unter Druck über den Leitungsteil 17, das Regelventil 11 und den Leitungsteil 16 in das Durchführungsorgan·15, das- auch Antriebskraft von dem Durchf ührungsorgan 20 erhält und dadurch die Flüssigkeit unter weiter erhöhtem Druck über den Leitungsteil 1H in die Ringkammer des Zylinders 1 pumpt. Das Durchführungsorgan 20 kann dem Durchführungsorgan 15 dadurch Antriebskraft

die

liefern, dass es selbst durch/infolge der Kraft βθ unter hohem Druck gehhaltene Flüssigkeit angetrieben wird, die durch den Leitungsteil 19 über das Durchführungsorgan 20 in den Leitungsteil 21 weiterströmt, in dem nur der von dem Rückschlagventil 13 bestimmte Druck herrscht. Das Ventil 13 dient nur dazu, in dem Leitungssystem einen Minimumdruck A aufrechtzuerhalten, damit Lufteintritt ausgeschlossen wird. Dadurch, dass mittels der Durchführungsorgane 15 und 20 Energie weitergeliefert wird, welche die äussere Kraft '60 an die Flüssigkeit liefert, bleibt die von der Pumpe 18 zu liefernde Energie beschränkt auf die Energie, die durch die aus den Kräften 50 und 60 resultierende Verschiebungskraft über die Verschiebungsweglänge geliefert wird, vergrössert mit den normalen Reibungsverlusten und dem geringen Drosselverlust, der in dem Drosselventil 13 entsteht, worin die sich unter niedrigem Druck befindende Flüssigkeit aus der Bodenseite der Zylinder 1 und 2 zurückströmt, vermindert mit der Menge, welche die Ringseite des Zylinders 2 aufnimmt.

In Fig. 2 sind die zueinander entgegengesetzt gerichteten äusseren Kräfte mit 50* bzw. 60' angegeben, die den in Fig. 1 wiedergegebenen Kräften 50 und βθ entgegengesetzt sind, wahrend die mit 27' angegebene Verschiebungsrichtung der Kolben der in Fig. 1 mit 27 wiedergegebenen Verschiebungsrichtung der Kolben 3 und k entgegengesetzt ist. Das Regelventil 11 steht dazu in Fig. 2 in der Durchlassungsstellung, die der mit den gekreuzten Pfeilen 29 schematisch dargestellten Angabe entspricht. Die sich unter hohem Druck befindende Flüssigkeit strömt jetzt nach der Bodenkammer der Zylinder 1, dabei unter hohen Druck gebracht durch die Pumpe 18 und das Durchführungsorgan 9, das durch das die Druckflüssigkeit aus der Ringkammer des Zylinders 2 durchlassende und dadurch angetriebene Durchführungsorgan 23, angetrieben wird. Das Paar Durchführungsorgane 15 und 20 dient jetzt nur zur Aufrechterhaltung des konstanten Verhältnisses zwischen der Strömung aus der Ringkammer des Zylinders 1 bzw. in die Bodenkammer des Zylinders 2. Die Wirkung der Vorrichtung in der Stellung nach Fig. 2 lässt sich übrigens von der Besprechung im Zusammenhang mit Fig. herleiten.

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Der Uebersichtlichkeit halber sind in den Fig. 1-3 die Leitungsteile, in denen die höheren Drücke herrschen, mit Strichlinien verdoppelt, während die Kammern der Zylinder und die Durchführungsorgane, in denen die höheren Drücke herrschen, eine entsprechend verdoppelte Umfangslinie aufweisen.

In Fig. 3 sind die Zylinder 31 und 32 mit Kolben 33 bzw. 3^- versehen, die mit nach aussen ragenden Kolbenstangen 35 bzw. 36 verbunden sind, auf welche die zueinander entgegengesetzten ungleichen Kräfte 37 und 38 wirken und wobei die Kolben in Richtung der beiden Pfeile 39 bewegt werden.

Zwischen die Leitungsteile Uo und U2, welche die obere Seite des Zylinders mit dem Behälter k3 verbinden, ist ein Durchführungsorgan kl aufgenommen, das zur synchronen Rotation durch die Achse kk mit dem Durchführungsorgan 1*5 gekuppelt ist, das zwischen den Leitungsteilen k6 und H 7 angeordnet ist, welche die Ringseite des Zylinders 32 mit dem Behälter U3 verbinden. Die Achse hk ist durch den Motor k8 antreibbar, der, wenn er nicht erregt wird, frei mitdrehen kann, wenn eines der Durchführungsorgane durch die Flüssigkeit angetrieben wird. In entsprechender Weise sind die Bodenseite des Zylinders 32 und die Ringseite des Zylinders 31 mit dem Behälter ^3 über Durchführungsorgane M? und 50 verbunden, die zwischen dem Paar Leitungsteile 51 und 52 bzw. dem Paar Leitungsteile 53 und 5^· zwischen dem Behälter und der letztgenannten Boden- bzw. Ringseite angeordnet sind. Die Durchführungsorgane U9 und 50 sind durch die Achse 55 gekuppelt, die durch den Motor 56 antreibbar ist, der unerregt ebenso wie der Motor U8 frei mitdrehen kann.

Für die Kolbenverschiebung gemäss den Pfeilen 39 wird der Motor kB erregt zum Antreiben des Durchführungsorgans Ui, unterstützt durch die Antriebskraft, die das Durchführungsorgan U 5 der unter hohem Drucktefindlichen Flüssigkeit in der Ringkammer des Zylinders 32 entnimmt. Das Durchführungsorgan 50 wird durch die unter niedrigem Druck befindlichen Flüssigkeit, die aus der Ringkammer des Zylinders 31 strömt, angetrieben. Das Durchführungsorgan 50 nimmt dabei die Achse 55, den nicht erregten Motor 56 und das Durchführungsorgan kS in Drehung mit und sorgt dadurch, dass die Bodenseite des Zylinders 32 gefüllt wird.

Bei Erregung des Motors 56 und nicht erregtem Motor k8 kehrt sich die Verschiebungsrichtung um.

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Durch die gekreuzte Kupplung der Boden- und Ringseiten der Zylinder mittels paarweise gekuppelter Durchführungsorgane ist immer der Gleichlauf der Korben gewährleistet, ungeachtet der Richtungen der äusseren Kräfte auf die Kolben. Die Zurückgewinnung der Energie erfolgt "bei entgegensetzt gerichteten äusseren Kräften. ■

Die beiden Paare Durchführungsorgane sind durch Die Flüssigkeit zu synchron arbeitenden Paaren gekuppelt.

Mann kann daher die Achsen hk und 55 und mit diesen alle Durchführungsorgane durch einen einzigen, in zwei Richtungen antreibbaren Motor antreiben, wobei eine völlig gleiche Wirkung erhalten werden kann. Alle Durchführungsorgane und der Motor können dabei koachsial aufgestellt sein, um die Anwendung eines Zahnradkastens zu vermeiden.

Wenn eine ungleiche Geschwindigkeit der beiden Kolben in einem bestimmten Verhältnis gewünscht ist, z.B. um einem Element, wie dem in der Beschreibungseinleitung genannten Ankerpfahl, gleichfalls eine Kippbewegung zu erteilen, kann das durch eine bestimmte Wahl der Ungleichheit der volumetrisehen Kapazität der Durchführungsorgane und/oder der Ungleichheit des Durchschnitts von Kolben und Kolbenstangen erreicht werden.

Statt zweier hydraulischer Zylinder können auch zwei Hydromotoren zum Bewirken der erwünschten Bewegung angewendet werden.

Uebrigens kann die Vorrichtung auch für andere Anwendungen als für ein Ankerpfahlsystem dienen.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R-Röger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

22. Mai 1979 Telefon

Oa crr Stuttgart (0711) 356539

£1 tjy 359519

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Patentansprüche

( 1.j Hydraulische Gleichlauf-Antriebsvorrichtung, verseilen mit mindestens zwei Kolben-Zylindersystemen mit je einer Bodenkammer und einer Ringkammer und von denen die Kolbenstangen aus den Ringkammern nach aussen ragend auf einer Gegen-Vorrichtung angreifen, welche die Kolbenstangen untereinander in entgegengesetzter Richtung gleichzeitig belasten kann, einem mindestens eine Pumpe und einen Vorratsbehälter aufweisenden hydraulischen Flüssigkeitskreislauf, wobei in Flüssigkeitsleitungen, die mit der Bodenkammer des einen Zylinders und der Ringkammer des anderen Zylinders und umgekehrt weiterverbunden sind, paarweise volumetrische Durchführungsorgane vorhanden sind, die zu einem konstanten Durchlieferungsverhältnis miteinander gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Durchführungsorganen nach den Zylindern laufenden Flüssigkeitsleitungsteile mit nur einer Zylinderkammer weiterverbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der genannten Durchführungsorgane eingerichtet ist zum Antreiben durch den Flüssigkeitsdruck in der einen Leitung, in die es aufgenommen ist, wobei es dem mit ihm verbundenen in die andere Leitung des Leitungenpaares aufgenommenen Durchführungsorgan Antriebsvermögen liefert, und die Flüssigkeitsleitungsteile, die angeschlossen sind an die Durchführungsorgane in von den Zylindern angekehrtem Sinn dazu eingerichtet sind, mit einem Vorratsbehälter kommunizieren zu können.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die zum Kommunizieren mit dem Vorratsbehälter eingerichteten Flüssigkeitsleitungsteile, die Teile von den an die Boden- bzw. Ringkammer ein und desselben Zylinders angeschlossenen Flüssigkeitsleitungen sind, ein Regelventil aufgenommen ist, mit dem einer dieser Leitungsteile wahlweise mit einer aus dem Behälter zuführenden Pumpe und der andere zu einer direkten Kommunikation mit dem Vorratsbehälter oder umgekehrt weiterverbunden werden kann.
k. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Durchfuhrungsorgane zu einem direkten motorischen synchronen Antrieb nach Wahl in beiden Richtungen eingerichtet sind und die von den Durchführungsorganen nach dem Vorratsbehälter führenden Leitungsteile unmittelbar damit verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass alle genannten Durchführungsorgane eine einzige antreibbare Einheit bilden.

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