DE3244191C2 - Mit einer Konstantzugregelung versehener hydraulischer Zylinder - Google Patents

Mit einer Konstantzugregelung versehener hydraulischer Zylinder

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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 konstantgehalten.

Description

Die Erfindung betrifft einen mit Konstantzugregelung versehenen hydraulischen Zylinder entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 konstant gehalten 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 langsam Bewegungen des Kabels oder Seils ausgleicht.
Bei der zum Stand der Technik gehörenden Mooring-Regeiung 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 nachgesaug; oder beim Einfahren des Kolbens verdrängt wird. Ein Nachteil dieser Regeleinrichtung besteht in der hohen Verlustleistung.
Es ist auch bekannt (US-PS 33 11 351), den Arbeitsraum des hydraulischen Zylinders an einen Speicher anzuschließen. Dabei wird entweder die Steuerflüssigkeit in den Speicher gedrückt oder aus dem Speicher entnommen, um die Seilspannung konstant zu halten.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum Konstanthalten der Seilspannung (FR-PS 21 83 384) ist die Spannscheibe mit mehreren Arbeitszylindern verbunden, von denen entgegengesetzte Zylinderräume über ein aus weiteren Zylindern bestehendes Ausgleichssystem miteinander verbunden sind.
Ferner ist es beispielsweise für ein Fahrzeuggetriebe bekannt (DE-OS 24 27 112), eine von einer Brennkraftmaschine angetriebene hydrostatische Maschine mit konstantem Verdrängungsvolumen hydraulisch mit einer hydrostatischen Maschine von veränderlichem Verdrängungsvolumen zu kuppeln, von der aus der Fahrzeugantrieb erfolgt
Die Erfindung geht von einer bekannten Konstantzugregelung (DE-PS 28 24 361) aus, bei der der Arbeitsrudm des mit der Spannscheibe verbundenen Zylinders mit einem Speicher verbunden ist Auch bei dieser Anordnung ist der hydraulische Druck von der Speicherkennlinie abhängig, so daß damit keine Konstantzugregelung erfolgen kann. Soll außerdem die auf das Seil ausgeübte Zugkraft und damit der Druck verändert
Wciucti, Su iai uicä mit oCuWicfigiiciiei'i vcruunueri. DCi
der bekannten Vorrichtung soll die Spannscheibe ferner in eine Ruhestellung zurückgefahren werden, in der keine Seilumlenkung über die Spannscheibe erfolgt. Hierzu wird aus dem Arbeitszylinder bzw. dem Speicher die Steuerflüssigkeit über ein Ventil zu einem Tank zurückgeführt
Soll der Arbeitszylinder in die Arbeitsstellung verbracht werden, so wird die Steuerflüssigkeit aus dem Tank mit einer Pumpe entnommen und der Arbeitszylinder gefüllt.
Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine Konstantzugregelung so auszubilden, daß ein vorbestimmter Druck konstant gehalten wird und Antriebe vermieden sind, welche Verlustleistungen verursachen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Damit kann der Druck im Arbeitsraum des Zylinders auf 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 zweite Maschine an, die damit Steuerflüssigkeit in den Speicher drückt. Im umgekehrten Fall treibt die aus dem Speicher zurückfließende Steuerflüssigkeit die zweite Maschine an und die erste Maschine arbeitet als Pumpe, die den Arbeitsraum wieder mil Steuerflüssigkeit füllt Erfindungs.' "maß 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 Konstant/ugregelung 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 hydrauli-
bj sehen Zylinder schematisch dargestellt ist.
Aus der Zeichnung ist der hydraulische Zylinder IO ersichtlich, dessen Kolben 11 mit einer Kolbenstange 12 verbunden ist, an deren linde eine Umlenkrolle (nicht
dargestellt) befestigt ist, über die das ebenfalls nicht 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 Tin Verbindung steht.
Mit der ersten hydrostatischen Maschine 15 ist eine zweite hydrostatische Maschine 16 mit veränderlichem VerdrängungRvolumen gekuppelt, die ebenfalls mit dem Tank Tin Verbindung steht und über eine Leitung 17 an einen Speiche 18 angeschlossen ist
Der Druck >m 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 Vers'yiorgans der Maschine 16 dar. Diese Verstellung ist irri einzelnen nicht dargestellt In bekannter Weise ist das ''''erstellorgan der zweiten hydrostatischen Maschine zur ftegelung des Verdrängungsvolumens ein VerstellzylindPr, der von einem elektrohydraulisclren Ventil angesteuert wird, dem das druckabhängige Ausgangssignal der Druckmeßdose 20 zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich abhängig vom Druck Pi im Arbeitsraum 13 bei einem durch die erste Maschine 15 vorgegebenen konstanten Verdrängungsvolumen Q1 das Verdrängungsvolumen Q 2 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 Maschine 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 Tüber die Leitung 17 in den Speicher 18 fördert. Dabei bringt die zweite Maschine soviel hydraulischen Widerstand auf, daß der Druck PX 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 Q 1 und Q 2 der beiden Maschinen über die folgende Gleichung miteinander verknüpft sin-:':
Pl :P2 = Q\ :Q2.
die Konstantzugregelung der Druck Pl im Arbeitsraum 13 herangezogen. Da jedoch auch der Hub der Kolbenstange 12 oder die von der Kolbensiange 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 2ö 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 Pl 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 ,-3 L
50
Da Q 1 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 d^f* Arbeitsraum 13. Hierzu erhält sie ihre Antriebsene''gie von der als Motor arbeitenden zweiten Maschin·;, die von der aus dem Speicher 18 abfließenden Steuerflüssigkeit abgetrieben wird. Entleert sich der Speicher 18, so korrigiert die Regeleinrich- t>o tung den Abfall des Druckes P2 durch Vergrößern des Sohluckvermögens Q 2 der zweiten Maschine
Um Ölverluste durch Lecköl an der zweiten Maschine 16 auszugleichen, wird der Speicherdruck in einer Druckincßdose 21 überwacht. Fällt der Druck unter ei- to nen vorbestimmten minimalen Wert, so wird über ein Wegeventil 22 die Leitung 17 mit Druckmittel aufgefüllt.
In dem Ausführungsb{"'.spiel wird als Meßgröße für Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Mit einer Konstantzugregelung versehener hydraulischer Zylinder, insbesondere für Kabel und Seile auf Schiffen, dessen Arbeitszylinder über eine hydraulische Maschine mit dem Tank verbunden ist und mit einem Speicher zur Aufnahme bzw. Abgabe der aus dem Arbeitszylinder verdrängten bzw. in den Arbeitszylinder gesaugten Steuerflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Maschine eine erste hydrostatische Maschine (15) mit konstantem Verdrängungsvolumen ist und der Speicher (18) mit einer zweiten hydrostatischen Maschine (16) mit einstellbarem Verdrängungsvolumen verbunden ist, daß beide Maschinen (15, 16) gekuppelt sind und die Verstellung der zweiten Maschine (16) abhängig von der vom Kolben des Arbeitszylinders (10) ausgeübten Kraft erfolgt
2. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der zweiien 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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