DE3244191A1 - Mit einer konstantzugregelung versehener hydraulischer zylinder - Google Patents
Mit einer konstantzugregelung versehener hydraulischer zylinderInfo
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Abstract
Zur Regelung der von einem hydraulischen Zylinder ausgeübten Kraft ist an den Arbeitsraum des Zylinders eine hydrostatische Maschine mit konstantem Verdrängungsvolumen angeschlossen, die mit einer zweiten hydrostatischen Maschine mit veränderlichem Verdrängungsvolumen gekuppelt ist. Wird aus dem Arbeitsraum des Zylinders Steuerflüssigkeit verdrängt, so treibt die erste Maschine als Motor die zweite Maschine an, die Steuerflüssigkeit in einen Speicher drückt. Im umgekehrten Fall wird Steuerflüssigkeit aus dem Speicher entnommen und die als Motor arbeitende zweite Maschine treibt die erste Maschine an, die Steuerflüssigkeit in den Arbeitsraum fördert. Der Druck im Arbeitsraum bzw. die vom Zylinder ausgeübte Kraft wird durch entsprechende Verstellung des Verdrängungsvolumens der zweiten Maschine konstant gehalten.
Description
■η
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen mit Konstantzugregelung versehenen hydraulischen Zylinder.
Solche Einrichtungen werden dazu benutzt, insbesondere Kabel oder Seile auf einem vorbestimmten Zug zu halten.
Dabei läuft das Seil über eine Umlenkrolle, die mit dem hydraulischen Zylinder verbunden ist. Schnelle Bewegungen
des Kabels oder Seils werden vom Zylinder ausgeglichen, dessen Kolben ein- bzw. ausfährt, um die von der Umlenkrolle
gebildete Schleife zu verkürzen oder zu verlängern. Soll die Zugkraft im Seil bei diesen Bewegungen konstant
sein, so muß der Druck im Arbeitsraum des Zylinders unabhängig von der Lage der Umlenkrolle konstantgehalten
werden.
Vorzugsweise werden solche Einrichtungen auf Schiffen benötigt, bei denen die Kabel oder Seile eine Verbindung
zu anderen festen oder beweglichen Geräten herstellen.
Dabei ist außer der Konstantzugregelung eine Seiltrommel
vorgesehen, deren Antrieb langsame Bewegungen des Kabels oder Seils ausgleicht.
Bei der zum Stand der Technik gehörenden Mooring-Regelung arbeitet eine hydrostatische Maschine mit veränderlichem
Verdrängungsvolumen druckgeregelt. Die Maschine läuft als Pumpe oder als Motor, je nachdem, ob
Steuerflüssigkeit beim Ausfahren des Kolbens in den Arbeitsraum nachgesaugt oder beim Einfahren des Kolbens
verdrängt wird. Ein Nachteil dieser Regeleinrichtung besteht in der hohen Verlustleistung.
Es ist auch bekannt, den Arbeitsraum des hydraulischen Zylinders an einen Speicher anzuschließen. Dabei wird
entweder die Steuerflüssigkeit in den Speicher gedrückt oder aus dem Speicher entnommen. Da der Druck von der
-2-
JL
Speicherkennlinie abhängig ist, kann damit keine Konstantzugregelung
erfolgen. Soll außerdem die auf das Seil ausgeübte Zugkraft und damit der Druck verändert werden,
so ist dies mit Schwierigkeiten verbunden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Konstantzugregelung so auszubilden, daß
ein vorbestimmter Druck konstantgehalten wird und Verlustleistungen verursachende Antriebe vermieden sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
,_ Damit kann der Druck im Arbeitsraum des Zylinders auf
Io
jedem beliebigen Wert konstantgehalten werden, ohne daß irgendwelche Verlustleistungen durch Fremdantriebe entstehen.
Wird Steuerflüssigkeit aus dem Zylinder verdrängt, so arbeitet die erste Maschine als Motor, treibt also die
on zweite Maschine an, die damit Steuerflüssigkeit in den
Speicher drückt. Im umgekehrten Fall treibt die aus dem Speicher zurückfließende Steuerflü.ssigkeit die zweite
Maschine an und die erste Maschine arbeitet als Pumpe, die den Arbeitsraum wieder mit Steuerflüssigkeit füllt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Regelung also mittels zweier hydrostatischer Maschinen, die nur mechanisch miteinander
gekuppelt, aber hydraulisch voneinander getrennt sind, so daß die Anforderungen, die sich aus der Größe und dem
Druck des hydraulischen Zylinders ergeben, durch geeignete Auswahl der hydrostatischen Maschinen leicht
erfüllt werden. So läßt sich der Bauaufwand für die Konstantzugregelung wesentlich verringern.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, in der
die Konstantzugregelung für einen hydraulischen Zylinder schematisch dargestellt ist.
Aus der Zeichnung ist der hydraulische Zylinder 10 ersichtlich, dessen Kolben 11 mit einer Kolbenstange 12
verbunden ist, an deren Ende eine Umlenkrolle (nicht dargestellt) befestigt ist, über die das ebenfalls nicht
jQ dargestellte Seil oder Kabel läuft, das in bekannter
Weise eine Schleife bildet, die beim Verschieben des Kolbens 11 verkürzt oder verlängert wird, wobei der auf
das Seil wirkende Zug konstantgehalten werden soll.
Der Arbeitsraum 13 des Zylinders 10 ist über eine Leitung
14 an eine erste hydrostatische Maschine 15 mit konstantem Verdrängungsvolumen angeschlossen, die mit
dem Tank T in Verbindung steht.
Mit der ersten hydrostatischen Maschine 15 ist eine
zweite hydrostatische Maschine 16 mit veränderlichem Verdrängungsvolumen
gekuppelt, die ebenfalls mit dem Tank T in Verbindung steht und über eine Leitung 17 an einen
Speicher 18 angeschlossen ist.
Der Druck im Arbeitsraum 13 des Zylinders 10 wird durch eine mit der Leitung 14 verbundene Druckmeßdose 20 gemessen.
Die von der Druckmeßdose 20 gelieferte Ausgangsspannung stellt ein Signal zur Verstellung des Verstellorgans
der Maschine 16 dar. Diese Verstellung ist im einzelnen nicht dargestellt. In bekannter Weise ist das
Verstellorgan der zweiten hydrostatischen Maschine zur Regelung des Verdrängungsvolumens ein Verstellzyünder,
der von einem elektrohydraulischen Ventil angesteuert wird, dem das druckabhängige Ausgangssignal der Druckmeßdose
20 zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich ab-
32U191
hängig vom Druck P1 im Arbeitsraum 13 bei einem durch die erste Maschine 15 vorgegebenen konstanten Verdrängungsvolumen Q1 das Verdrängungsvolumen Q2 der zweiten Maschine
16 und damit der Druck P2 im Speicher 18 so ändern,
- daß der Druck P1 konstant gehalten wird.
Diese Regelung arbeitet folgendermaßen: Fährt der Kolben 11 in den Zylinder ein, so fließt die verdrängte Steuerflüssigkeit
aus dem Arbeitsraum 13 über die erste Ma-
_ schine 15 in den Tank T, die erste Maschine arbeitet als
Motor und treibt die zweite Maschine 16 an, die somit als Pumpe arbeitet und Steuerflüssigkeit aus dem Tank T
über die Leitung 17 in den Speicher 18 fördert. Dabei
bringt die zweite Maschine soviel hydraulischen Wider-
_ stand auf, daß der Druck P1 im Zylinder dem geforderten
Wert entspricht. Erhöht sich der Druck P2 im Speicher 18, so wird über die Regelung das Schluckvermögen der Pumpe
16 verringert, so daß der Druck P1 im Arbeitsraum 13 konstant bleibt. Es ist ersichtlich, daß die Drücke P1 und
P2 sowie die Schluckvermögen Q1 und Q2 der beiden Maschinen
über die folgende Gleichung miteinander verknüpft sind:
P1 J P2 = Q1 : Q2.
2R Da Q1 konstant ist und P1 konstant gehalten werden soll,
sind P2 und Q2 zueinander umgekehrt proportional.
Im umgekehrten Fall, wenn der Kolben 11 ausfährt, fördert
die als Pumpe arbeitende erste Maschine Steuerflüssigkeit
in den Arbeitsraum 13. Hierzu erhält sie ihre Antriebsenergie von der als Motor arbeitenden zweiten Maschine,
die von der aus dem Speicher 18 abfließenden Steuerflüssigkeit
abgetrieben wird. Entleert sich der Speicher 18, so korrigiert die Regeleinrichtung den Abfall des Druckes
P2 durch Vergrößern des Schluckvermögens Q2 der zweiten Maschine.
Um Ölverluste durch Lecköl an der zweiten Maschine 16
auszugleichen, wird der Speicherdruck in einer Druckmeßdose 21 überwacht. Fällt der Druck unter einen vorbestimmten
minimalen Wert, so wird über ein Wegeventil 22 die Leitung 17 mit Druckmittel aufgefüllt.
In dem Ausführungsbeispiel wird als Meßgröße für die Konstantzugregelung der Druck P1 im Arbeitsraum 13 herangezogen.
Da jedoch auch der Hub der Kolbenstange 12 oder _ die von der Kolbenstange ausgeübte Kraft dem Druck proportional
sind, kann die Meßgröße für die Verstellung der zweiten Maschine 16 auch in einem nicht dargestellten,
von der Kolbenstange 12 betätigten Wegaufnehmer oder einer Kraftmeßeinrichtung erzeugt werden, wobei die Druckmeßdose
20 in Fortfall gerät.
Ferner muß das Verstellorgan der zweiten Maschine 16 nicht elektrohydraulisch über ein Ventil angesteuert
werden. Der Verstellzylinder kann auch unmittelbar mit
der Leitung 14 verbunden sein, so daß der Druck P1 unmittelbar auf den Verstellkolben einwirkt.
Mittels der hydrostatischen Maschine 16 mit veränderlichem Schluckvolumen läßt sich somit jeder Druck P1 einstellen,
der konstant gehalten werden soll. Darüber hinaus läßt sich aber auch der Druck P1 z.B. wegabhängig
von der Bewegung der Kolbenstange 12 verändern, so daß abhängig von der Kolbenstellung der Druck im Arbeitsraum
13 über eine entsprechende Verstellung der Maschine 16 veränderbar ist.
Claims (4)
1. /Mit einer Konstantzugregelung versehener hydraulischer
Zylinder, insbesondere für Kabel und Seile auf Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum
(13) des Zylinders (10) über eine erste hydrostatische
Maschine (15) mit konstantem Verdrängungsvolumen und ein Speicher (18) über eine zweite hydrostatische Maschine
(16) mit einstellbarem Verdrängungsvolumen mit dem Tank verbunden sind, und daß beide Maschinen gekuppelt
sind und die Verstellung der zweiten Maschine (16) abhängig von der vom Kolben des Zylinders ausgeübten
Kraft erfolgt.
2. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung der zweiten Maschine (16) abhängig von dem im Arbeitsraum des Zylinders
herrschenden Druck erfolgt.
3· Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung der zweiten Maschine (16) abhängig vom zurückgelegten Weg des Kolbens
des Zylinders erfolgt.
4. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der zweiten Maschine (16) hydraulisch oder elektrohydraulisch
erfolgt.
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