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Bezeichnung: Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben ei-
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nes hydraulischen Aufzuges Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Betreiben eines hydraulischen Aufzuges mit einem als Heber
dienendem Hydraulikzylinder, einer Förderpumpe mit einem Antriebsmotor zum Ausfahren
des Zylinders und einem Flüssigkeitsbehälter, aus dem Förderpumpe ansaugt und in
dem beim-Absenken des Hebers die Hydraulikflüssigkeit zurückfließt.
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Bei bekannten derartigen Verfahren und Vorrichtungen wird das Absenken
des Hebers über ein in der Druckleitung zw.ischen Förderpumpe und Hydraulikzylinder
angebrachtes Senkventil gesteuert. Die an dem Senkventil angeschlossene Rücklaufleitung
geht
dabei direkt in den Flüssigkeitsbehälter zurück. Dies hat zur Folge, daß die beim
Absenken des Hebers freiwerdende Energie ungenutzt bleibt und in Wärme umgesetzt
wird. Im Hinblick auf die allgemeine Energieverknappung ist insbesondere bei größeren
Aufzugsanlagen eine. solche nutzlose Energieumsetzung nicht mehr vertretbar. Weiter
hat die hohe' Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit große technische Nachteile. In
hydraulischen Aufzugsanlagen wird vorwiegend flydrauliköl verwendet, dessen Viskosität
mit zunehmender Erwärmung erheblich abnimmt. Diese Viskositätsabnahme beeinträchtigt
den Fahrkomfort des Aufzugs erheblich, denn infolgeder damit verbundenen Verschlechterung
des volumetrischen Wirkungsgrades der Förderpumpe wird die Fahrgeschwindigkeit verringert,
außerdem wird bei den meisten Förderpumpen die Pulsation stärker.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Betreiben eines hydraulischen Aufzuges auszubilden, bei dem
die beim Absenken des'Hebers freiwerdene Energie nicht vernichtet bzw. nicht in
Wärme umgesetzt sondern gespeichert und für die Hub fahr des Hebers wieder zur'
Verfügung gestellt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Detroiben
des hydraulischen Aufzugs der eingangs erwähnten -Art vorgeschlagen, bei dem beim
Absenken des Hebers
die aus dem Hydraulikzylinder zurückfließende
Hydraulikflüssigkeit durch die Förderpumpe geleitet wird, die dann kinematisch umgekehrt
durch Entspannen des Druckes als Hydraulikmotor eine zweite Pumpe betreibt, die
Flüssigkeit ansaugt und unter Druckaufbau in einen Speicher fördert, und die zweite
Pumpe bei Hubfahrt des Hebers dann ebenfalls in kinematischer Umkehrung als Hydraulikmotor
durch'Rückgewinnung der Energie im Speicher als Hilfsantrieb für die Förderpumpe
dient.
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Die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Vorrichtung besteht
erfindungsgemäß darin, daß die- Rüekla.ufleitung vom Hydraulikzylinder unter Zwischenschaltung
des Absenkventiles in den Druckraum der Förderpumpe eingeführt ist, die Förderpumpe
drehstarr mit einer zweiten Pumpe verbunden ist, die zweite Pumpe mit der Druckleitung
mit einem Hydraulikspeicher verbunden ist und .über eine Saugleitung aus einem Flüssigkeitsbehälter
ansaugt, Förderpumpe und zweite Pumpe Verdrängerpumpen sind, die bei druckseitiger
Flüssigkeitsbeaufschlagung mit umgekehrter Drehrichtung als Motor laufen, die Förderpumpe
und die zweite Pumpe so miteinander angeordnet und ausgebildet sind, daß sie bei
gemeinsamem Betrieb unterschiedlich wirken, in dem eine der Pumpe pumpt und die
andere Pumpe motorisch wirkt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird nicht mehr wie bisher beim Absenken des Hebers die' Etydraulikflüssigkeit
nach dem Senkventil in den Flüssigkeitsbehälter nutzlos eingeleitet. Vielmehr wird
durch Umkehrung der Funktion die Förderpumpe als' Motor betrieben, wobei die abgegebene
Leistung zum Betrieb der zweiten Pumpe verwendet wird, die Flüssigkeit unter Druck
in einen hydraulikspe.icher fördert. In diesem Hydraulikspeicher wird somit die
wiedergewonnene Energie auf Abruf gespeichert. Dieser Abruf erfolgt, wenn die Förderpumpe
zum Ausfahren des. iiebers eingeschalten wird. Die in' dem Speicher vorhandene unter
Druck stehende Flüssigkeit wird-dabei, in Umkehrung der Funktion der zweiten Pumpe
als Motor, entspannt, wobei die von der zweiten Pumpe abgegebene Leistung als Hilfsantrieb
für die Förderpumpe zur .Verfügung steht. Durch diesen Hilfsantrieb wird der Antriebsmotor
der Förderpumpe, in der Regel ein Elektromotor, erheblich entlastet, sodaß der Stromverbrauch
des Antriebsmotors wesentlich.geringer sein wird als bisher. Außerdem ist der Antriebsmotor
kleiner dimmensionierbar.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß die Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit
beim.Betrieb des hydraulischen Aufzuges erheblich reduziert ist, da der größte Teil
der freiwerdenden Energie beim Absenken gespeichert und später wieder in Arbeit
umgesetzt wird.
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Die Streuung des Viskositätsbereichs des Hydrauliköles wird in engen
Grenzen liegen. Dies sichert einen hohen und gleichbleibenden Fahrkomfort des Aufzuges.
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In der Zeichnung ist schematisch ein hydraulischer Aufzug dargestellt,
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
betrieben wird.
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Mit 1 ist der als Heber dienende Hydraulikzylinder bezeichnet, der
auf dem Kolben 2 einen Fahrkorb 3 trägt.
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Der Hydraulikzylinder 1 ist über die Rohrleitung 4 mit der Förderpumpe
5 verbunden. In der Rohrleitung 4 sind Steuerventile für die Fahrtregelung des Aufzuges
angebracht. Diese sind insbesondere das Einfahrventil 6 für die:Hubfahrt des Hebers
und das Senkventil 7 für die Senkfahrt des Hebers. Die Förderpumpe 5 besitzt eine
Saugleitung 8 zum Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter
9. Die Förderpumpe 5 ist an einen Antriebsmotor 10 gekuppelt, der vorzugsweise ein
Elektromotor ist. Dieser Elektromotor ist mit zwei freien Wellenenden versehen.
Auf der der Förderpumpe 5 gegenüberliegenden Seite des Antriebsmotors 10 ist eine
zweite Pumpe 11 gekuppelt, an der eine in den Flüssigkeitsbehälter 9 führende Saugleitung
12 und eine Druckleitung 13 angebracht ist.'Die Druckleitung 13 mündet in einen
HydrBulikspeicher 14 in dem die Flüssigkeit mittels einem Kolben 15 und einem Gewicht
16 belastet
ist. In der Druckleitung 13 ist weiter ein Absperrventil,
vorzugsweise ein Magnetventil 17 angeordnet.
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Die Funktionsweise ist folgende: .Bei Inbetriebnahme des Aufzuges
wird durch die Förderpumpe pe 5 durch die Saugleitung 6 Hydraulikflüssigkeit aus
dem Flüssigkeitsbehälter 9 angesaugt und über die Rohrleitung 4 in den Hydraulikzylinder
1 gefördert. Das Einfahrventil 6 ist dabei solange geöffnet bis der Fahrkorb 3'durch
Ausfahren des Kolbens 2 die gewünschte Fahrhöhe erreicht hat.
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'Bei Erreichen der Höhe wird der Antriebsmotor 10- abgeschaltet und
das Einfahrventil 6 geschlossen.
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Nach der Hubfahrt wird der Fahrkorb 3 wieder abgelassen, in dem das
Senkventil 7 inder Rohrleitung 4 öffnet. Der Kolben 2 verdrängt dabei durch das
Eigengewicht und durch die Belastuny des Fahrkorbes die in dem Zylinder 1 befindliche
Flüssigkeit. Dadurch, daß die Rücklauf leitung 18 des Senkventiles 7 durch Einmündung
in die Förderleitung 4 wieder in den Druckraum 19 der Pumpe gelangt, wirkt die Pumpe
bei umgekehrter.Drehrichtung als Motor und betreibt unter.
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Zwischenschaltung der Motorenwelle die -zweite Pumpe 11.
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Die zweite Pumpe saugt dabei über die Saugleitung 12 Hydraulikflüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter 9 an und fordert diese bei geöffnetem Magnetventil
17 in den Hydraulikspeicher 14, wobei der sich in dem Speicher aufbauende Druck
aus der Größe des Kolbens 15 und der Belastung
durch das Gewicht
16 vorgegeben ist. ner Hydraulikspeicher 14 und die zweite Pumpe 11 sind dabei nach
folgenden Formeln ausgelegt: P1 V1V1 = P2 V2V2 und P1 . Q1 = P2 . Q2 Es bedeutet:
Pl = zurückgetinnbarer Druck an der Förderpumpe 5; richtet sich vorwiegend nach
dem Gewicht von Kolben 2 und Fahrkorb 5 und nach dem Wirkungsgrad des'Aufzuges V1
= im Zylinder 1 gedrängtes Flüssigkeitsvolumen P2 = Druck im Hydraulikspeicher 14
V2 = Speicherbares Volumen im Hydraulikspeicher Q1 = Fördermenge der Förderpumpe
5 Q2 = Fördermenge der zweiten Pumpe 11 Vorteilhafterweise wird man den Hydraulikspeicher
14 und die Pumpe 11 so auslegen, daß der Druck P2 größer als der Druck Pl ist, um
einen kleinvölumigen Hydraulikspeicher 14 und eine kleine zweite Pumpe 11 zu erhalten.
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Bei Beendung der Senkfahrt wird das Senkventil 7 geschlossen. Die
Förderpumpe 5 und die zweite Pumpe 11 kommt dabei zum Stillstand. Das Magnetventil
17 in der Druckleitung 13
der zweiten Pumpe wird dabei ebenfalls
geschlossen. Bei anschließender Hubfahrt wird der Antriebsmotor 10 eingeschaltet,
gleichzeitig das Magnetventil 17 wieder geöffnet Die in dem Hydraulikspeicher 14
nun befindliche und durch das Gewicht 16 vorgespannte Flüssigkeit wirkt wieder auf
die'zweite Pumpe 11 ein und betreibt diese unter Zurückfließung in der Saugleitung
12 in den Flüssigkeitsbehälter 9 als Motor an. Die dabei abgeaebene Leistung entlastet
durch die drehstarre Kupplung mit dem Antriebsmotor 10 den Antriebsmotor, d. h.
der Antriebsmotor muß jetzt gegenüber der ers-tmaligen Inbetriebnahme nur noch die
Differenz zwischen der Hubarbeit am Heber und der im Hydrospeicher 14 gespeicherten
Arbeit aufbringen.
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Da sich nach erstmaliger Inbetriebnahme in dem Hydraulikspeicher bei
abgesenktem Heber immer Flüssigkeit befindet, ist die vom Antriebsmotor aufzubringenden
Arbeit auch bei zellen weiteren anschließenden Fahrten reduziert. Es sind daher
erhebliche Energieeinsparungen möglich. Außerdem kann' der Antriebsmotor gleich
für die geringere Antriebsleistung schwächer ausgelegt werden-. Da beim Ab senken
des Hebers der größte Teil der freiwerdenden Energie gespeichert wird, wird sich
die im Flüssigkeitsbehälter befindliche Hydraulikflüssigkeit.auch bei häufigem Betrieb
des'Aufzuges nicht wesentlich erwärmen.
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Die Förderpumpe 5 und die zweite Pumpe 11 sind vorzugsweise Verdrängerpumpen
wie Schraubenspindelpumpen oder Zahnradpumpen.
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Anstelle des gewichtsbelasteten Hydraulikspeichers können auch andere
in der Funktion entsprechende Hydraulispeicher verwendet werden, z. B. Glasblasenspeicher.
Die Auslegung dieser Speicher erfolgt entsprechend -der vorab angeführten Formeln.
Aus Gründen der besseren Verständlichkeit sind bei dem Ausführungsbeispiel' die
Steuerfunktionen des Einfahrven-.
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tiles 6 und des Senkventiles 7 vereinfacht dargestellt.
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