DE69930051T2

DE69930051T2 - Rückkoppelungsregelkreis für einen Hydromotor variabler Drehzahl

Info

Publication number: DE69930051T2
Application number: DE69930051T
Authority: DE
Inventors: Alessandro Breviglieri
Original assignee: Parker Calzoni SRL
Current assignee: Parker Calzoni SRL
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: EP0974752A3; IT1301862B1; DE69930051D1; ATE319006T1; EP0974752A2; ITMI981719A1; ITMI981719A0; EP0974752B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikmotor/-pumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind Hydraulikmotoren mit radialen/axialen auf eine exzentrische Welle einwirkenden Antriebsmittel bekannt, die eine Drehung der Welle bewirken; damit die Antriebsmittel in Betrieb sind, muß ein Drehverteiler die richtige Abfolge der Zuführ- und Abführphasen jeder dieser Antriebsmittel bestimmen.
Es ist auch bekannt, dass das Zufuhrfluid eine gewisse Zeitspanne benötigt, um durch die vom Drehverteiler zu jedem Antriebsmittel (Zuführphase) führenden Rohrleitungen zu fließen, und umgekehrt (Abführphase), was in der Notwendigkeit resultiert, vorher die korrekte Phasenabstimmung des Motors oder den Moment, an welchem ein Öffnen/Schließen der Rohrleitungen zum Zuführen/Abführen des Fluids zu einigen der Antriebsmittel stattfindet, zu bestimmen, so dass es mit dem entsprechenden Zuführen/Abführen der anderen Antriebsmittel synchronisiert ist.
Um den Arbeitsablauf aller Antriebsmittel synchron zu halten und um die Verzögerung, mit der das Fluid tatsächlich das angeschlossene Antriebsmittel nach dem Öffnen der Rohrleitungen durch den Drehverteiler erreicht, zu kompensieren, wird versucht, den sogenannten "Vorlauf" des Motors, also den Vorlauf, mit dem der Drehverteiler die Rohrleitungen öffnet/schließt in Bezug zu dem Moment, in dem das Fluid tatsächlich an dem entsprechenden Antriebsmittel erwartet wird, abzustimmen.
Diese Abstimmung des Vorlaufs ist jedoch notwendigerweise mit der Drehgeschwindigkeit des Motors verbunden, da mit einem Ansteigen der Drehgeschwindigkeit des Motors und somit der Geschwindigkeit, mit der jede Antriebsmittelphase (Zufuhr/Abfuhr) wechselt, die Verzögerung beim Zuführen/Abführen des Fluids ein Fehlfunktionieren des Motors erzeugt. Ein Motor mit einem Mittel zum Steuern der Zuführabstimmung gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist in US 2 052 472 offenbart.
Es stellt sich somit das technische Problem, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein Steuern und Einstellen des Öffnens/Schließens von Rohrleitungen zum Zuführen/Abführen eines jeden Antriebsmittels eines hydraulischen/öldynamischen Antriebsmittels bei einer Variation der Drehzahl des Motors selbst erlaubt.
Eine weitere Anforderung in diesem Problemkreis besteht darin, dass die Vorrichtung einfach und preiswert zu produzieren sein sollte und dass sie sowohl manuell als auch automatisch durch ein angeschlossenes Kontrollmittel betrieben werden können sollte.
Diese technischen Probleme werden erfindungsgemäß durch einen Hydraulikmotor oder Pumpe gemäß der Merkmale in Anspruch 1 gelöst.
Weitere Details können aus der folgenden Beschreibung eines nicht begrenzenden Beispiels einer Ausführungsform der Erfindung erhalten werden, bereitgestellt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen öldynamischen Motors entlang einer mit I-I bezeichneten Ebene aus 2 zeigt;
2 einen Querschnitt entlang einer mit II-II bezeichneten Ebene aus 1 zeigt;
3 einen vergrößerten Querschnitt des zum Drehverteiler des den Zylinder antreibenden Fluids gehörenden Details zeigt;
4a einen Querschnitt entlang einer mit IVa-IVa bezeichneten Ebene aus 3 zeigt, der die Vorrichtung zum Betreiben der Platte mit einem automatischen Betriebsmittel darstellt;
4b einen Querschnitt entlang einer mit IVb-IVb bezeichneten Ebene aus 4a zeigt;
5a einen Querschnitt ähnlich dem aus 4a zeigt, mit einer im Uhrzeigersinn gedrehten Platte;
5b einen Querschnitt ähnlich dem aus 4a zeigt, mit einer entgegen dem Uhrzeigersinn gedrehten Platte;
6a, 6b Variationen von Beispielen einer Ausführungsform des Mittels zum Betreiben der Rotation der Platte zeigen;
7a die Vorrichtung zum Durchführen der Positionierung der Platte unter Benutzung eines Mittels für den automatischen Betrieb und die automatische Kontrolle der Winkelposition der Platte selbst zeigt;
7b einen Querschnitt entlang einer durch VIIb-VIIb bezeichneten Ebene aus 7a zeigt;
8 die Vorrichtung zum Durchführen der Positionierung der Platte unter Benutzung eines handbetriebenen Betriebsmittels zeigt.
Wie in 1 und 2 illustriert, besteht ein öldynamischer Motor im wesentlichen aus einem Gehäuse 11, welches durch Abdeckungen 12 abgeschlossen ist und inseitig radiale Zylinder 13 aufnimmt, von denen jeder in Abstimmung mit einem Drehverteiler 20 (2) plaziert ist, welcher zum Öffnen/Schließen der Leitungsrohre zum Zuführen/Abführen der Zylinder bestimmt ist, so dass die letzteren zyklisch verdichtet/abgeführt werden und in der Lage sind, ihre Schubbewegung auf eine exzentrische Welle 14 auszuüben, welche im Gehäuse 11 des Motors mit Hilfe zugehöriger Lager 11b gelagert ist.
Die Drehverteilergruppe (3) besteht aus einem externen Behälter 21, der mit Hilfe von Bolzen 21a am Gehäuse 11 fixiert ist, und der in seinem Innern koaxial angebracht eine freilaufend montierte Platte 22 auf einer Erstreckung 14a der Welle 14 besitzt, auf der sich die Platte in beide Richtungen drehen kann.
Die Platte 22 ist mit Öffnungen 22a zur Verbindung mit den Leitungsrohren 13a, die die Zylinder 13 zuführen/abführen, versehen.
Eine drehende Verteilscheibe 23 drückt koaxial dazu gegen die Platte 22 und ist wiederum mit Durchleitungen 23a versehen und wird mit einem Druckring 24, der mit einer vorgespannten Feder versehen ist (nicht dargestellt) und die zwischen dem Ring 24 und der Abdeckung 21 des Verteilers angebracht ist, gegen die Platte 22 gedrückt.
Die Platte 22 besitzt eine Radialerstreckung 22b, die dazu bestimmt ist, mit der Vorrichtung 30 zum Abstimmen des Vorlaufs gemäß der Erfindung zusammen zu wirken, was eine Drehbetätigung der Platte bewirkt.
In einer ersten Ausführungsform besteht die Betätigungsvorrichtung 30 (4) aus einem Paar von im Gehäuse 11 des Motors in gegenüberliegender Position in Bezug auf die Position der Radialerstreckung 22b der Platte 22 gebildeten Zylindern 31.
Die Zylinder 31 sind nach Außen hin durch ein Endstück 31a abgeschlossen und besitzen in ihrem Innern angebracht entsprechende koaxiale, mit zugehörigen Dichtungen 32 versehene Kolben 32, die auf die gegenüberliegende radiale Oberfläche der Erstreckung 22b der Platte 22 einwirken.
Wie in 5a bzw. 5b illustriert, bewirkt das geeignete Zuführen/Abführen der zwei Zylinder 31 das zugehörige Vorschieben/Zurückziehen der beiden Kolben 32 zu/weg von der Radialerstreckung 22b der Platte 22 mit dem folglichen Schub auf eine der beiden Seiten davon und der folglichen Drehung der Platte selbst in/gegen den Uhrzeigersinn.
Die Rotation der Platte 22 bewirkt den erwünschten Effekt eines Vorlaufs beim Öffnen/Schließen der Zuführ/Abführrohre der Zylinder 13, da sie eine winkelige Verschiebung der Umfangspositionen der Löcher 22a bewirkt, wobei die Öffnungen der Platte mit den Öffnungen 23a der rotierenden Scheibe 23 abgestimmt sind, was ein Fließen des Fluids erlaubt.
6a und 6b zeigen entsprechende Variationen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Beispielen, umfassend: zwei Zylinder 131 mit einem einzelnen mit einem Sitz 132a versehenen Kolben 132, der ausgebildet ist, mit der Erstreckung 22b der Platte 22 (6a) zusammen zu wirken; oder ein einzelner Doppelzufuhrzylinder 231 mit einem einen Sitz 132a besitzenden Kolben 132 zum Zusammenwirken mit der Erstreckung 22b (6b).
Um die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung extern betreiben zu können, ist ein zum entsprechenden Zuführen von Fluid zu den Zylindern 31 ausgebildetes Steuermittel 40 vorgesehen.
In einer ersten Version umfasst das Steuermittel 40 einen Sensor 41, der bestimmt ist, die Drehgeschwindigkeit einer mit der Antriebswelle 14 verbundenen Scheibe 41a festzustellen und ein entsprechendes Signal zu einer Steuerbaugruppe 42 zu senden, welche Pulse zum Betreiben eines Verteilers 43 aussendet, welcher wiederum ein Dosierventil 44 betreibt, dessen Ausgabe das Zuführen/Abführen der beiden Zylinder 31 und den folglichen Vorschub/Rückzug der Kolben 31 steuert.
In diesem Fall bewirkt die Betriebsbaugruppe 40 das gesamte Zuführen/Abführen der beiden Zylinder und das daraus folgende Verschieben der Kolben 32, bis der entsprechende Begrenzer auf einer der beiden Seiten stoppt. Dies bedeutet, dass sich die Platte 32 zwischen zwei festen Winkelpositionen dreht und nur in diesen Positionen stoppt, was einen vorher definierten Vorlauf, passend für einen vorher definierten präzisen Wert der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle bewirkt.
Wie in 7a und 7b illustriert, ist es auch möglich, eine Einrichtung 140 zum automatischen Betreiben und Steuern der Winkelposition der Platte 22 vorzusehen.
Die Einrichtung umfasst das gesamte bereits oben beschriebene Betriebsmittel 40 und ein Blockierventil 145, das zwischen dem Dosierventil 44 und den Zylindern 31 angeordnet ist; das Blockierventil ist bestimmt, eine ausgewogene Zufuhr der Zylinder 31 sicherzustellen, indem es die Kolben 32 in beliebiger Zwischenposition zwischen den beiden Begrenzerpositionen blockiert.
In diesem Fall ist es also möglich, den Vorlauf des Motors kontinuierlich in Abhängigkeit von der Variation der Drehgeschwindigkeit einzustellen.
Wie in 8 illustriert, ist auch ein Mittel 150 zum manuellen Betrieb der Vorrichtung zur Drehbetätigung der Platte vorgesehen.
In diesem Fall wirkt die Radialerstreckung 22b der Platte 22 mit einem Sitz 152a einer Stange 152 zusammen, deren eines Ende mit einer Schraube 151 verbunden ist und deren anderes Ende aus dem Gehäuse 11 des Motors hinausragt und integral mit einem Handbetätigungsgriff 151a ausgebildet ist.
Wie illustriert, besitzt das gegenüberliegende Ende der Stange 152 eine Gabel 152b, innerhalb welcher ein Sicherheitsendlagenstift 153 eingesetzt ist, um ein Drehen der Stange 152 um ihre Längsachse zu verhindern.
Obgleich nicht illustriert, könnte das manuelle Betriebssystem auch mit Hilfe eines mittels eines Kreislaufs versorgten Dosierventils 44 realisiert werden, dessen Öffnen/Schließen manuell von einem Bediener gesteuert wird.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Einrichtung zum Durchführen der Rotation der Platte 22 direkt mit der Motorzufuhr verbunden sein kann, um eine automa tische Einstellung des Phasenvorlaufs der Verteilung in beide Drehrichtungen vorzusehen.
Es ist somit offensichtlich, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ein einfaches und effektives manuelles oder automatisches Einstellen des Vorlaufes erlaubt, mit welchem die Drehbaugruppe zur Verteilung des Fluides die Zuführ-/Abführleitungsrohre der Zylinder des Motors öffnet/schließt, um eine perfekte Phasenabstimmung desselben zu erlauben, selbst bei Variation der Drehgeschwindigkeit des Motors.
Ebenso kann sich der Fachmann die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einen Apparat, der eher als Pumpe denn als Motor arbeitet, vorstellen.

Claims

Hydraulikmotor/-pumpe, umfassend eine Vorrichtung zum Einstellen der Zuführung, wobei die Vorrichtung mit Antriebsteilen (13), versehen ist, welche eine Antriebswelle (14a) antreiben, die auf einem exzentrischen Nocken (14) montiert ist, und mit einer Drehbaugruppe (20) zum Verteilen des Fluides versehen ist, welches die Antriebsteile (13) antreibt, wobei die Drehbaugruppe (20) mindestens eine Platte (22) aufweist, die zwischen der Drehbaugruppe (20) und den Zufuhrrohrleitungen (13) der Antriebsteile (13) angeordnet ist, wobei die Platte bezüglich der Antriebswelle (14a) axial fixiert und freilaufend ist, und wobei die Hydraulikpumpe ferner Betätigungsmittel (31; 131; 231; 151) aufweist, welche so konstruiert sind, daß sie mit der Platte (22) für einen Drehbetrieb der Platte relativ zu dem Nocken (14) zusammenwirken, wobei die Drehung eingerichtet ist, in beide Richtungen so betätigt zu werden, daß eine entsprechende Winkelphasenabstimmung zwischen der exzentrischen Nocke (14) und der Platte (22) geschaffen wird, wobei die Platte (22) koaxial auf einer Erstreckung (14a) der Antriebswelle montiert ist, und wobei die Platte (22; 122b) mindestens eine Radialerstreckung (22b) besitzt, welche konstruiert ist, mit den Betätigungsmitteln (31; 131; 231; 331) zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (31; 131; 231; 151) bezüglich der Platte (22) tangential angeordnet sind.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Drehbetätigung der Platte (22) mindestens einen Doppelzufuhrzylinder (231) aufweisen, wobei der Kolben (232) des Zylinders einen Sitz (232a) aufweist, um in die Radialerstreckung (22b) der Platte einzugreifen.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Drehbetätigung der Platte (22) ein Paar einander entgegengesetzter Zylinder (131) mit einem gemeinsamen Kolben (132) aufweisen, wobei der Kolben einen Sitz (132a) besitzt, um in die Radialerstreckung (22b) der Platte einzugreifen.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Drehbetätigung der Platte (22) ein Paar einander entgegengesetzter Zylinder (31) aufweisen, wobei die zugehörigen Kolben (32) der Zylinder auf einander gegenüberliegenden Seiten der Radialerstreckung (22b) der Platte (22) angeordnet sind, auf welche sie eine alternierende Schubbewegung ausüben.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (31; 131; 231; 331) so versorgt werden, daß sie mittels entsprechender Betätigungsmittel (40; 140; 150) aufeinander zubewegt oder voneinander fortbewegt werden.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Durchführen der Versorgung der Zylinder (31) für die Drehbetätigung der Platte (22) automatische Betätigungsmittel sind.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die automatischen Betätigungsmittel aufweisen: mindestens einen Sensor (41, 41a), welcher konstruiert ist, um die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle (14) zu erfassen und ein entsprechendes elektrisches Signal abzugeben, mindestens eine Vorrichtung (42) zum Umwandeln des elektrischen Signals in ein Signal zum Betätigen eines Ventils (44) zum Verteilen des Fluides, um die Zylinder (31; 131; 231) zu betätigen, und mindestens ein Dosierventil (44), welches stromabwärts von dem Verteilventil (43) angeordnet ist.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel Mittel zur automatischen Steuerung der Winkelposition der Platte (22) bezüglich der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle (14) aufweisen.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die automatischen Steuermittel ein Ventil (145) aufweisen, um die Zylinder (31; 131; 231) für eine Drehbetätigung der Platte (22) zu blockieren, wobei das Ventil (145) zwischen den Einstellventilen (44) und Zylindern (31; 131; 231) angeordnet ist.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Durchführen der Drehbetätigung der Platte (22) handbetätigte Mittel sind.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die handbetätigten Mittel eine Stange (151) aufweisen, wobei ein Ende der Stange mit einem Ende einer Schraube (152) verbunden ist, wobei das andere Ende aus dem Gehäuse (11) des Hydraulikmotors hervorsteht und mit einem Handbetätigungsgriff (151a) einstückig ausgebildet ist, wobei die Stange mit einem Sitz (152a) versehen ist, um in die Radialerstreckung (22b) der Platte (22) einzugreifen.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (151) zum Betätigen der Platte (22) ein freies Ende besitzt, welches entgegengesetzt ist zu jenem Ende, welches mit der Schraube verbunden ist, wobei das freie Ende in der Form einer Gabel (151a) ausgebildet ist, um in einen Endlagenstift (153) einzugreifen.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die handbetätigten Mittel ein Ventil (41) zum Verteilen des Fluides aufweisen, um die handbetätigten Zylinder (31; 131) anzutreiben.
Hydraulikmotor/-pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Durchführen der Rotation der Platte (22) direkt mit der Motorzufuhr verbunden sind.