HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen zur Verhinderung von
Kavitation für hydraulisch betriebene Motoren von Hydrauliksystemen von z. B. Baggern und,
mehr insbesondere, auf die Anordnung von Zusatzrückschlagventilen, die in einer
Rückleitung des Systems installiert sind und zum Verhindern von möglicher Kavitation der Motoren
wie Schwenkmotoren und Fahrmotoren des Systems aufgrund eines Mangels an
Druckflüssigkeit verwendet werden.
Beschreibung des Standes der Technik
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Die EP-A-0 445 703 beschreibt ein hydraulisches Antriebssystem mit einem Stromventil, das
verstellbare Drosseleinrichtungen hat, zum Steuern eines Durchsatzes der
Hydraulikflüssigkeit, einem Druckkompensierventil zum Konstanthalten eines Differenzdruckes an der
verstellbaren Drosseleinrichtung und einem Rückgewinnungskreis, der eine
Rückgewinnungsleitung mit einem Rückschlagventil hat, die nur ein Fließen der Hydraulikflüssigkeit zu der
Versorgungsleitung gestattet. Über den Rückgewinnungskreis kehrt die Hydraulikflüssigkeit
zu der Versorgungsleitung in einem Teil zwischen dem Druckkompensierventil und der
verstellbaren Drosseleinrichtung bei Steuerung durch die verstellbare Drosseleinrichtung
zurück. Eine dritte verstellbare Drosseleinrichtung, die in der Rückleitung angeordnet ist,
steuert einen Rückgewinnungsdruck der Hydraulikflüssigkeit, die zu der Versorgungsleitung
zurückgeleitet wird, und ist dafür ausgebildet, ihr Ausmaß an Drosselung in Abhängigkeit von
einer Eingangsmenge des Stromventils zu ändern.
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Weiter kann, was dem Fachmann bestens bekannt ist, Kavitation in einem hydraulisch
betriebenen Motor (im folgenden einfach als "Hydraulikmotor" oder "Motor" bezeichnet) eines
Hydrauliksystems erzeugt werden, wenn der Versorgungsflüssigkeitsstrom für den Motor
geringer ist als der Rücklaufflüssigkeitsstrom des Motors. In dem Fall der Erzeugung von
Motorkavitation des Hydrauliksystems wird insbesondere der Motor stark beschädigt. Um
mögliche Kavitation in dem Motor zu verhindern, ist ein Zusatzrückschlagventil in der
Rückleitung des Systems installiert, um passenden Unterdruck in der Rückleitung zu erzeugen
und den Druckflüssigkeitsmangel des Motors zu kompensieren.
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Fig. 1 ist ein Schema eines Hydraulikkreises eines Teils eines typischen Hydrauliksystems
eines Baufahrzeuges wie z. B. eines Baggers oder eines Schaufelladers. Gemäß der
Darstellung in dieser Zeichnung werden mehrere Stellantriebe des Hydrauliksystems durch
Druckflüssigkeit betätigt, die von einer Hydraulikpumpe P geliefert wird. Die Stellantriebe
umfassen mehrere Hydraulikzylinder und mehrere Hydraulikmotvren. Es sei bitte beachtet,
daß einer der Motoren in der Zeichnung gezeigt ist, welcher mit der Bezugszahl 101
versehen ist. In dem obigen System ist ein Zusatzrückschlagventil 103 in einer kombinierten
Leitung 102 installiert, wie es oben beschrieben ist, um passenden Unterdruck in der Leitung
102 zu erzeugen. Der Unterdruck in der Leitung 102 bewirkt eine Rückführung der
Rücklaufflüssigkeit des Motors 101 durch eine Rückführleitung 104, um so den
Druckflüssigkeitsmangel des Motors 101 zu kompensieren und mögliche Kavitation des Motors 101 aufgrund des
Flüssigkeitsmangels zu verhindern. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugsbuchstaben A, B, C und
D Wegeventile zum Steuern des Betriebes der Stellantriebe einschließlich des Motors 101
durch Steuern der Durchflußrichtung der Druckflüssigkeit für die Stellantriebe.
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Das obige System verursacht jedoch eine Belastung in dem System, wenn irgendeiner der
Stellantriebe, bei dem es sich nicht um den Motor 101 handelt, betätigt wird. Aufgrund der
Belastung, die in dem System erzeugt wird, wird ein Druckverlust erzeugt, wenn die
Druckflüssigkeit durch das Zusatzrückschlagventil 103 hindurchgeht. Das obige Problem wird
verursacht sowohl durch die Tatsache, daß die Zweigrückleitungen 102a, 102b, 102c und 102d
der Wegeventile A, B, C und D in die kombinierte Leitung 102 münden, bevor die
Druckflüssigkeit zu dem Rücklauftank T zurückgeleitet wird, als auch durch die Tatsache, daß das
Zusatzrückschlagventil 103 in der kombinierten Leitung 102 nach den Anschlußstellen der
Zweigrückleitungen installiert ist. Das heißt, wenn die Rücklaufflüssigkeit aus irgendeinem
Stellantrieb durch das Zusatzrückschlagventil 103 der Leitung 102 hindurchgehen sollte,
bevor sie zu dem Tank T zurückkehrt, kann ein gewünschter sanfter Rücklauf der Flüssigkeit
aus den Stellantrieben, bei denen es sich nicht um den Motor 101 handelt, zu dem Tank T
nicht erzeugt werden, und es wird ein unerwünschter Druckverlust in dem
Zusatzrückschlagventil 103 verursacht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verhindern von
Motorkavitation für Hydrauliksysteme zu schaffen, mit welcher die obigen Probleme
überwunden werden können und welche keinen Einfluß auf die Rücklaufflüssigkeit von
irgend
welchen Stellantrieben, bei denen es sich nicht um den Motor handelt, ausübt und dadurch
einen unerwünschten Druckverlust eines Zusatzrückschlagventils verhindert.
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Gemäß der Erfindung wird das obige Ziel erreicht mit einer Vorrichtung zum Verhindern von
Motorkavitation für ein Hydrauliksystem mit einer einzelnen Hydraulikpumpe, mehreren
Stellantrieben, die durch die Hydraulikpumpe angetrieben werden, wobei wenigstens einer
der Stellantriebe ein Hydraulikmotor ist, mehreren Steuerventilen zum Betätigen der
Stellantriebe, Versorgungsleitungen zum Hindurchleiten von Versorgungsflüssigkeiten zu den
Steuerventilen, Zweigrückleitungen zum Hindurchleiten von Rücklaufflüssigkeiten aus den
Steuerventilen und einer kombinierten Leitung, welche die Rücklaufflüssigkeiten aus den
Zweigrückleitungen vereinigt und diese Flüssigkeiten an einen Rücklauftank abgibt; wobei der
Motor eine erste Leitung und eine zweite Leitung hat zur Verbindung mit einem Steuerventil
des Motors, eine Zweigleitung, die die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbindet, und
zwei Rückschlagventile, die in der Zweigleitung in einem vorbestimmten Intervall installiert
sind, wobei die Rückschlagventile einer Flüssigkeit gestatten, zu der ersten und der zweiten
Leitung aus einer vorbestimmten Position zwischen den beiden Rückschlagventilen zu
fließen, und die Flüssigkeit daran hindern, in der entgegengesetzten Richtung zu fließen, wobei
eine Zusatzrückschlagventileinrichtung in der Zweigrückleitung in einer bestimmten Position
installiert ist, so daß die Rücklaufflüssigkeit aus dem Motor notwendigerweise durch die
Zusatzrückschlagventileinrichtung hindurchgeht, bevor sie zu dem Rücklauftank zurückkehrt,
aber so, daß die Rücklaufflüssigkeit aus den anderen Stellantrieben über die Steuerventile
nicht durch die Zusatzrückschlagventileinrichtung hindurchgeht; und wobei eine
Rückführleitung vorgesehen ist, wobei ein Ende der Rückführleitung mit der Zweigrückleitung vor der
Zusatzrückschlagventileinrichtung verbunden ist und ein weiteres Ende der Rückführleitung
mit der Zweigleitung in der vorbestimmten Position zwischen den beiden Rückschlagventilen
verbunden ist und wobei ein Teil der Rücklaufflüssigkeit zurück zu dem Motor geleitet wird,
um einen Druckflüssigkeitsmangel des Motors zu kompensieren.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in dem abhängigen Anspruch
beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verständlich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
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Fig. 1 ein Schaltbild eines Hydrauliksystems ist, das mit einer typischen
Motorkavitationsverhinderungsvorrichtung versehen ist; und
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Fig. 2 ein Schaltbild eines Hydrauliksystems ist, das mit einer
Motorkavitationsverhinderungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung versehen ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In Fig. 2, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Hydrauliksystem gezeigt, das mit einer
Motorkavitationsverhinderungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung versehen ist.
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Gemäß der Darstellung in der Zeichnung werden mehrere Stellantriebe des Systems durch
Druckflüssigkeit betätigt, die von einer Hydraulikpumpe P geliefert wird. Die Stellantriebe
umfassen mehrere Hydraulikzylinder und mehrere Hydraulikmotoren. Wenn angenommen
wird, daß das System für einen Bagger bestimmt wird, so handelt es sich bei den
Hydraulikmotoren um einen Schwenkmotor und um zwei Fahrmotoren. Es sei bitte beachtet, daß einer
der Motoren in der Zeichnung gezeigt ist, welcher mit der Bezugszahl 1 versehen ist. In Fig.
2 bezeichnen die Bezugsbuchstaben A, B, C und D Wegeventile zum Steuern des Betriebes
der Stellantriebe einschließlich des Motors 1 durch Steuern der Durchflußrichtung der
Druckflüssigkeit für die Stellantriebe.
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In dem obigen System umfaßt die Vorrichtung zum Verhindern von Kavitation ein
Zusatzrückschlagventil 3, das in einer bestimmten Position in einer kombinierten Leitung 2 installiert
ist. In diesem System passiert die Rücklaufflüssigkeit des Motors 1 notwendigerweise die
bestimmte Position der Leitung 2, bevor sie zu einem Rücklauftank T zurückkehrt, wobei
aber die Rücklaufflüssigkeit der anderen Stellantriebe nicht die bestimmte Position der
Leitung 2 passiert, bevor sie zu dem Tank T zurückkehrt. Die Vorrichtung umfaßt auch eine
Rückführleitung 4, wobei ein Ende der Leitung 4 mit der Rückleitung 2 an der Vorderseite
des Rückschlagventils 3 verbunden ist, wogegen das andere Ende der Leitung 4 mit dem
Motor 1 verbunden ist. Das heißt, die bestimmte Position der Rückleitung 2, wo das
Zusatzrückschlagventil 3 installiert ist, ist die Position der Leitung 2, bevor eine Zweigrückleitung
2d, die sich von dem Steuerventil D des Motors 1 aus erstreckt, in die Zweigrückleitungen
2a, 2b und 2c der Steuerventile A, B und C der anderen Stellantriebe mündet.
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Im Betrieb der obigen Vorrichtung zum Verhindern von Kavitation wird ein bestimmter
Unterdruck in der Zweigrückleitung 2d des Motors 1 erzeugt, wenn die Rücklaufflüssigkeit des
Motors 1 zu dem Tank T zurückgeleitet wird, wobei dieser Unterdruck durch die
Rücklaufflüssigkeit des Motors 1 hervorgerufen wird, welche durch das Zusatzrückschlagventil 3
hindurchgeht. Aufgrund des Unterdrucks in der Zweigrückleitung 2d wird eine Rückführung der
Rücklaufflüssigkeit des Motors 1 über die Rückführleitung 4 erzielt. Das heißt, ein Teil der
Rücklaufflüssigkeit aus dem Motor 1 fließt zurück zu dem Motor 1 über die Rückführleitung 4,
so daß eine mögliche Kavitation des Motors 1 aufgrund eines Mangels an Druckflüssigkeit
des Motors 1 wirksam verhindert werden kann. In dem Fall der Rücklaufflüssigkeit aus den
Stellantrieben, bei denen es sich nicht um den Motor 1 handelt, wird jedoch die
Rücklaufflüssigkeit zu dem Tank T über ihre zugeordneten Zweigrückleitungen 2a, 2b und 2c und über
die kombinierte Leitung 2 zurückgeleitet. In diesem Fall geht, wenn das
Zusatzrückschlagventil 3 in der Rücklaufleitung 2d des Motors 1 installiert ist, die Rücklaufflüssigkeit aus den
Stellantrieben, bei denen es sich nicht um den Motor 1 handelt, nicht durch das
Zusatzrückschlagventil 3 hindurch, sondern kann direkt zu dem Tank T ohne jeden Widerstand
zurückgeleitet werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verhindern von Kavitation kann in einem
Hydrauliksystem verwendet werden, dessen Wegeventile A, B, C und D sogenannte
Monoblocksteuerventile sind, die Abschnitte aufweisen, welche in einem einzelnen Gußkörper gebildet sind,
sowie in dem obigen Hydrauliksystem, dessen Wegeventile A, B, C und D in dem System
separat installiert sind. Um jedoch das Zusatzrückschlagventil 3 ausschließlich einen Einfluß
auf die Rücklaufflüssigkeit des Motors 1 in dem Fall ausüben zu lassen, in welchem die
vorliegende Vorrichtung in dem System verwendet wird, das die obigen Monoblocksteuerventile
hat, sollten die linke und die rechte Rückleitung eines Abschnittes des einzelnen
Gußkörpers, wobei dieser Abschnitt als das Wegeventil des Motors 1 dient, durch eine
Verbindungsleitung miteinander verbunden werden und das Zusatzrückschlagventil 3 sollte in der
Verbindungsleitung der linken und der rechten Rückleitung installiert werden. Ältere
Beispiele der obigen Monoblocksteuerventile sind diejenigen, die von der Anmelderin hergestellt
werden, z. B. gemäß der koreanischen Patentanmeldung Nr. 94-24400 vom 28. September
1994 mit dem Titel "Mono Block Control Valve with Side Bypass Line" und der koreanischen
Patentanmeldung Nr. 94-24709 vorn 29. September 1994 mit dem Titel "Mono Block Control
Valve with Connected Return Lines".
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verhindern von Motorkavitation wird, wie oben
beschrieben, in dem Hydrauliksystem eines Baufahrzeuges wie beispielsweise eines Baggers
verwendet und erzeugt passenden Unterdruck in der Rückleitung des Systems und leitet
Rücklaufflüssigkeit des Hydraulikmotors zurück zu dem Motor, um so mögliche Kavitation
des Motors aufgrund eines Mangels an unter Druck stehender Motorflüssigkeit effektiv zu
verhindern. Ein Zusatzrückschlagventil der Vorrichtung übt keinen Einfluß auf die
Rücklaufflüssigkeit der Stellantriebe aus, bei denen es sich nicht um den Motor handelt, sondern läßt
die Rücklaufflüssigkeit der anderen Stellantriebe sanft zu dem Rücklauftank zurückkehren,
ohne daß irgendein Druckverlust erzeugt wird.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zwar zu
Veranschaulichungszwecken beschrieben worden, dem einschlägigen Fachmann ist jedoch klar, daß
verschiedene Modifizierungen, Hinzufügungen und Substitutionen möglich sind, ohne den
Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen
offenbart ist.