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Hubwerk mit Flüssigkeitsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein
Hubwerk, dessen Hubtrommel über ein stetig regelbares Flüssigkeitsgetriebe von einer
nicht oder nur in engen Grenzen regelbaren Antriebsmaschine, z. B. einem Drehstrommotor
oder einem Dieselmotor, angetrieben wird. In bekannter Weise besteht das Flüssigkeitsgetriebe
aus zwei je für sich regelbaren, nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden Maschinen,
dem Pumpenteil und dem Motorteil, von denen der erstere von Hand durch die Nullage
hindurch verstellbar ist, während der letztere, der Last entsprechend, selbsttätig
eingestellt wird. Zu diesem Zweck ist das Hubwerk mit sich in Abhängigkeit von der
Last verstellenden Mitteln versehen, z. B. mit einem dem Lastdrehmoment entsprechend
verdrehten Getriebeteil, das mit einer Rückstellfeder und mit dem Verstellorgan
des Motorteils bewegungsschlüssig verbunden ist. Erreicht die Last die zulässige
Höchstgrenze, so wird der Motorteil auf sein größtes Hubvolumen selbsttätig eingestellt.
Je geringer die Last ist, um so geringer ist auch das eingestellte Motorhubvolumen.
Von diesem hängt aber die Hubgeschwindigkeit ab, die sich bei einer bestimmten Pumpeneinstellung
ergibt. Man erhält also für ein bestimmtes, von Hand eingestelltes Hubvolumen des
Pumpenteils je nach der Last verschiedene Hubgeschwindigkeiten, derart, daß kleine
Lasten schneller als große gehoben werden. Jeder Einstellung des Handhebels entspricht
daher immer dieselbe Hubleistung, unabhängig von der Größe der Last. Auf diese Weise
ergibt sich eine einfache Möglichkeit, eine Überlastung der Antriebsmaschine zu
verhindern und diese doch voll auszunutzen: man begrenzt den Regelbereich des Pumpenteils
entsprechend der Höchstleistung der Antriebsmaschine. Dann braucht der Kranführer
auf die jeweilige Größe der Last keine Rücksicht zu nehmen; denn beim Umlegen des
Handhebels bis in die Grenzstellung ergibt sich die volle Hubleistung und eine von
der jeweiligen Last abhängige Hubgeschwindigkeit.
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Der Verstellbereich des Motorhubvolumens
hat aus praktischen
Gründen eine untere Grenze. Bei der Drehflügelpumpenbauart liegt diese bei
1, 1, der höchsten Exzentrizität. Demnach ist bei einer Winde von 5 t Tragfähigkeit
die selbsttätige Regelung in der vorstehend erläuterten bekannten Weise nur bis
herab zu i t möglich. Für noch kleinere Lasten, etwa für den leeren Lasthaken, wird
die volle Hubleistung auch dann nicht erreicht, wenn der Handhebel bis in seine
Grenzstellung ausgeschwenkt wird. Das Ziel der Erfindung ist es nun, eine bessere
Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung für die Förderung solcher
kleinen Lasten, insbesondere für das Heben des leeren Hakengeschirrs zu erzielen,
dieses also noch schneller zu heben und zu senken, als der normale Regelbereich
des Flüssigkeitsgetriebes zuläßt. Zu diesem Zweck wird der Verstellbereich der Pumpenexzentrizität
über das normale Maß hinaus vergrößert. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß dieses normale Maß nur bei der Übertragung wesentlicher Drehmomente eingehalten
werden muß, aber bei ganz kleinen Drehmomenten, also sehr kleinen Flüssigkeitsdrücken,
ohne nachteilige Inanspruchnahme der Pumpe überschritten werden darf. Mangels besonderer
Vorkehrungen wäre aber hierdurch die Gefahr heraufbeschworen, daß bei Lasten oberhalb
jener Grenze die Antriebsmaschine überlastet werden könnte. Um das zu vermeiden,
wird das Hubwerk in der Weise ausgestaltgt, daß die sich in Abhängigkeit von der
Last verstellenden Mittel in einem Lastbereich sowohl den Motorteil lastabhängig
verstellen als auch den Regelbereich des von Hand verstellbaren Pumpenteils der
Höchstleistung der Antriebsmaschine entsprechend begrenzen und in einem anderen
Lastbereich den Regelbereich des Pumpenteils mit abnehmender Last vergrößern, während
sie den Motorteil auf das kleinste Hubvolumen eingestellt halten. Der Regelbereich
des Pumpenteils wird also selbsttätig je nach der Last verschieden begrenzt, nämlich
erweitert nur für Kleinstlasten (etwa bis 5001,-g), die also so leicht sind, daß
die zugehörige theoretische Motorexzentrizität unter dem praktischen Wert emin liegt,
aber für alle schweren Lasten fest begrenzt, entsprechend der Höchstleistung der
Antriebsmaschine. Dann braucht sich der Kranführer um die Größe der Last nicht zu
kümmern. Ist die Last über 5oo kg, so kann er den Handhebel von der Nullstellung
aus nur bis zur normalen Grenzlage ausschwenken. Für die Ausschwenkung über diese
Grenzlage hinaus wird der Handhebel nur freigegeben, denn die Last kleiner als
500 kg ist. Diese lastabhängige Begrenzung des Pumpenregelbereiches erfolgt
zweckmäßig durch ein besonderes Lastmeßorgan, und zwar hydraulisch. Das Lastmeßorgan
bewegt einen Anschlag für den Steuerhebel der Pumpe bei Lasten über 5oo kg, und
zwar mit einer so groß bemessenen Kraft, daß der Anschlag den Handhebel wieder zurückdrückt,
wenn dieser weiter verstellt sein sollte, als es der Last entspricht.
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Im Bedarfsfall kann die Erfindung noch dahin erweitert werden, daß
in einem dritten, besonders schwere Lasten (z. B. über 5 t) umfassenden Bereich,
in welchem der Motorteil ganz geöffnet, d. h. auf das höchste Volumen eingestellt
ist, die Lastmeßeinrichtung nur auf den Pumpenteil einwirkt, und zwar in der Weise,
daß der Verstellbereich des Handhebels mit zunehmender Last noch weiter beschränkt
bzw. der Handhebel im Sinne verringerter Hubgeschwindigkeit zwangsweise verstellt
wird. Auf diese Weise lassen sich ohne Überlastung der Antriebsmaschine besonders
schwere Lasten heben, sofern nur das Flüssigkeitsgetriebe entsprechend kräftig bemessen
ist.
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Die Lastmeßeinrichtung wirkt also sowohl auf das Stellglied des Motorteils
als auch auf dasjenige des Pumpenteils ein. Da von diesen beiden Stellgliedern das
eine weiter von dem Getriebe, wo die Lastmessung erfolgt, entfernt ist als das andere,
empfiehlt es sich aus baulichen Gründen, die Lastmeßeinrichtung aus zwei getrennten
Gliedern zu bilden, von denen das den Motorteil verstellende das Drehmoment einer
Getriebewelle mißt, während das andere, das den Regelbereich des Pumpenteils verstellt,
von dem Flüssigkeitsdruck des Getriebes beeinflußt wird und daher zweckmäßig als
Kolben eines hydraulischen Zylinders ausgebildet ist.
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Es könnte nun vorkommen, daß die Pumpe auf ihre größte Exzentrizität
(erweiterte Grenzlage) eingestellt wird, etwa beim Einholen von Schlappseil, und
dann plötzlich belastet wird, wenn nämlich die verhältnismäßig schwere Last am Seil
anruckt. Um zu verhindern, daß in diesem Falle eine Überlastung und Beschädigung
der Pumpe erfolgt, muß die Anordnung so getroffen werden, daß die Lastmeßeinrichtung
das Pumpenstellglied zwangsweise in den für höhere Lasten beschränkten Stellbereich
zurückführt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Weg des
Pumpenstellgliedes von einem beweglichen Anschlag begrenzt wird, der mit der Lastmeßeinrichtung
verbunden ist und das Stellglied in den für höhere Lasten (z. B. i bis 5 t) bestimmten
Bereich zwangsweise zurückstellt, wenn es sich im Zeitpunkt entsprechender Belastung
des Hubwerkes in dem Bereich für geringere Lasten (o bis 5oo kg) befinden sollte.
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Wenn der Kranführer eine größere Last hebt, dann könnte er versuchen,
unter Aufbieten entsprechender Kraft das von ihm bediente Pumpenstellglied entgegen
der Wirkung
der Lastmeßeinrichtung über die von dieser ,gesetzte
Grenze hinaus zu verstellen.
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tim hiergegen eine Sicherung zu treffen, wirkt zweckmäßig mit dem
von der Lastmeßeinrichtung verstellten Anschlag ein vom Pumpenstellglied mitgenommener
Anschlag zusammen, der mit dem Pumpenstellglied nachgiebig, etwa durch eine Feder,
gekuppelt ist. Der Kranführer würde daher beim Versuch, das Stellglied über die
Grenzstellung hinaus zu verstellen, nur diese Feder spannen können.
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Die Erfindung sei nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig. i eine Seitenansicht des Hubwerkes mit
im Längsschnitt gezeigter Hubtrommel, Fig. 2 die zur Fig. i gehörige Stirnansicht,
Fig. 3 einen Axialschnitt durch das Pumpenstellglied, Fig. .l den zur Fig. 3 gehörigen
Grundriß mit in der Nullstellung befindlichem Pumpenstellglied, Fig. 5 eine der
Fig. ¢ entsprechende Ansicht mit auf volle Hubgeschwindigkeit bei größerer Last
eingestelltem Pumpenstellglied und Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht
in einer etwas anderen Stellung der Teile. Das Flüssigkeitsgetriebe Io wird als
bekannt vorausgesetzt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich
um das auf dem Markt unter der Bezeichnung Sturmgetriebe erhältliche, das aus zwei
Flügelpumpen besteht, von denen die eine als Pumpenteil und ý die andere als Motorteil
wirkt und die je für sich hinsichtlich ihrer Exzentrizität, also ihres Hubvolumens
verstellbar sind. Die Verstellung des Pumpenteils erfolgt durch Drehung einer Welle
II (Fig. 3 bis 5) mittels eines Handrades 12, während der '-Motorteil, dessen Gehäuse
zur Erzielung einer gedrängten Bauart in die Hubtrommel 13 hineinragt, durch Drehen
einer 'Nockenwelle 14 verstellt -wird. Wie das im einzelnen geschieht, braucht nicht
näher erläutert zu werden.
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Der Pumpenteil des Flüssigkeitsgetriebes Io erfährt seinen Antrieb
von einem Elektromotor, z. B. Drehstrommotor 15, der am Gehäuse des Flüssigkeitsgetriebes
angeflanscht ist. Die Welle des Flüssigkeitsmotorteils, die aus dem Gehäuse Io rechts
herausragt, aber in Fig. i nicht näher veranschaulicht ist, trägt ein dort gestrichelt
angedeutetes Ritzel 16, das über ein Zahnrädergetriebe auf die Hubtrommel 13 einwirkt.
Diese ist einerseits durch ein Rollenlager 46 auf dem Gehäuse des Flüssigkeitsgetriebes
gelagert und andererseits durch eine angeschweißte Stirnwand 17 und eine Querwand
18 mit einem Zapfen i9 verbunden, der in einem Bock 2o auf Rollenlagern ruht. Der
Zapfen i9 trägt auf seinem freien Ende einen Spillkopf 2i. Auf seinem anderen Ende
ist mittels eines Nadellagers die rechte Wange 22 eines Getriebeträgers gelagert,
dessen linke Wange 23 auf der Flüssigkeitsmotorwelle gelagert ist.
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In den Wangen 22 und 23 dieses Getriebeträgers ist eine sich parallel
zur Achse der Hubtrommel erstreckende Welle gelagert, die einen größeren Zahnkranz
24. trägt und mit einer Verzahnung 25 kleineren Teilkreisdurchmessers versehen ist.
Die Verzahnung 25 kämmt mit einem innen verzahnten Kranz 26, der innen an der Hubtrommel
13 befestigt ist, während der Zahnkranz 2.1 mit dem Ritzel 16 des Motorteils kämmt.
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Der Getriebeträger 22, 23 wird nachgiebig in seiner Lage gehalten.
Je nach dem Drehmoment, das von dem Ritzel 16 über den Zahnkranz 2:1 und die Verzahnung
25 auf den Trommelzahnkranz 26 übertragen wird, erfährt der Getriebeträger 22, 23
daher eine mehr oder weniger weite Schwenkung nm die Trommelachse. Diese Schwenkung
ist der Last verhältnisgleich, die am Ende des auf die Hubtrommel 13 aufgewickelten
Lastseiles angreift.
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Um den Getriebeträger 22,23 nachgiebig entgegen diesem Drehmoment
zu halten, ist folgende Einrichtung getroffen: Die Wange 23 ist als Zahnsektor ausgebildet,
mit welchem eine Verzahnung 27 der Welle 14 kämmt, die sich, wie oben erwähnt, durch
das Getriebe hindurch erstreckt, und zwar parallel zur Trommelachsee Das freie Ende
dieser Welle hat einen Arm 28, der in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist. Auf
das Ende dieses Armes wirkt eine bei 29 angedeutete Schraubendruckfeder ein, deren
Spannung durch ein Stellwerk 30 regelbar ist.
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Mit wachsender Last wird die Feder 29 zusammengedrückt. So nimmt der
Arm 28 1 beispielsweise bei einer Last von i t die mit A bezeichnete Stellung ein,
bei einer Last von 5 t aber die mit B bezeichnete Stellung. Die 'Pelle i¢ verstellt
in Abhängigkeit von der in dieser Weise gemessenen Last die Exzentrizität des Motorteils.
Das hat die Folge, daß das Hubvolumen des Motorteils bei einer Last von i t auf
den geringsten Wert, aber bei einer Last von 5 t auf den höchsten Wert eingestellt
ist. In diesem Bereich werden daher die Lasten bei gegebener Einstellung des Pumpenstellgliedes
ii verschieden schnell angehoben, und zwar leichte Lasten schneller als schwere,
so daß sich in diesem Bereich eine von der Größe der Last unabhängige, konstante
Leistung des Hubmdtors 15 ergibt. In diesem Lastbereich bleibt auch der Öldruck
des Getriebes unverändert. Das Getriebe ist mit einem Sicherheitsventil ausgestattet,
das gleichzeitig die mechanischen Teile des Hubwerks vor Überlastung schützt und
verhindert, daß zu schwere Lasten gehoben werden.
Der Motor 15 läuft
stets in einer Richtung. Um vom Heben auf Senken umzuschalten, wird der Pumpenteil
des Getriebes durch seine Nullage hindurch in die entgegengesetzte Lage verstellt,
und zwar mittels seines Stellgliedes :i i.
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Es war bereits erwähnt worden, daß in dem Lastbereich von i bis 5
t der Flüssigkeitsdruck des Getriebes gleichbleibt. Wie erinnerlich, liegt der Grund
hierfür in der selbsttätigen Verstellung der Exzentrizität des Motorteils. Solange
der Flüssigkeitsdruck diesen konstanten Wert hat, darf die Pumpenexzentrizität nicht
über eine bestimmte Grenze gesteigert werden, weil das zu einer Überlastung der
Pumpenteile führen würde. Nenn aber der Flüssigkeitsdruck unter diese Grenze sinkt,
entsprechend einer Last zwischen o und i t, kann die Pumpenexzentrizität über dieses
Maß hinaus vergrößert werden: Das ist beispielsweise erwünscht, um den leeren Lasthaken
mit besonders hoher Geschwindigkeit heben und senken zu können. Um diese Arbeitsweise
zu ermöglichen, ist folgende Anordnung getroffen: Auf der Welle II (Fig. 3 bis 6),
die, wie erinnerlich, zur Verstellung der Pumpenexzentrizität dient, ist ein Arm
31 befestigt, der durch eine vorgespannte Zugfeder 32 mit einer Speiche 33 des Handrades
12 verbunden ist. Die Vorspannung dieser Zugfeder ist so groß bemessen, daß sie
die Widerstände des Stellgliedes II überwindet und sich daher nicht dehnt, wenn
das Handrad von der in Fig.4 dargestellten Ruhelage aus zum Heben der Last im Uhrzeigersinn
verstellt wird. In der Ruhelage der Fig. 4 beläuft sich die Pumpenexzentrizität
auf Null, so daß die Hubtrommel 13 auch bei laufendem Motor 15 stillsteht. Im Weg
des Armes 31 des Pumpenstellgliedes liegt nun ein beweglicher Anschlag 34. In dem
Lastbereich von i bis 5 t nimmt dieser Anschlag 34 die in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigte
Lage ein und beschränkt daher den Bewegungsbereich des Stellgliedes entsprechend.
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Der Anschlag 34 wird von einer Kappe gebildet, die über einen hydraulischen
Zylinder 34 greift, in welchen ein Tauchkolben 36 hineinragt. Dieser Tauchkolben
ist am Boden der Kappe 34 befestigt. Zwischen dem nach innen vorspringenden Flansch
der Kappe 34 und dem nach außen vorstehenden Flansch des Zylinders 35 ist- eine
Schraubendruckfeder 37 eingesetzt. Der Zylinder 35 ist durch eine nicht näher gezeigte
Leitung mit dem Druckraum des Flüssigkeitsgetriebes verbunden. Solange in diesem
der volle Druck herrscht, entsprechend dem Lastbereich von i bis 5 t, wird die Schraubendruckfeder
37 vollständig zusammengedrückt, so daß die Teile die in Fig. 4 gezeigte Lage einnehmen.
Infolgedessen wird der Verstellbereich des Stellgliedes 1i, 31 entsprechend beschränkt.
Man kann daher das Handrad unter Aufbietung der gewöhnlichen Kraft von der in Fig.4
dargestellten Lage aus nur bis in diejenige der Fig. 5 drehen. Die Exzentrizität
des Pumpenteils kann daher nicht bis über eine bestimmte Grenze vergrößert werden.
Versucht der Kranführer, das Handrad mit Gewalt . weiterzudrehen, so hat das nur
zur Folge, daß die Feder 32 gedehnt wird, wie in Fig.6 gezeigt. Der Durchmesser
des Tauchkolbens 36 ist so bemessen, daß die auf ihn wirkende Kraft in jedem Falle
größer ist als die Spannkraft der zusammengedrückten Feder 32. Sinkt aber die Last
unter die Grenze von i t, so sinkt auch der Flüssigkeitsdruck im Getriebe so weit,
daß sich die Druckfeder 37 dehnt und den Anschlag 34 nach rechts verschiebt. Nenn
nur das leere Lastgeschirr zu heben ist, gelangt der Anschlag 34 in die strichpunktiert
gezeigte Lage 34'. Dann kann der Kranführer das Handrad i2 entsprechend weiterdrehen
und den Pumpenteil daher auf größere Exzentrizität einstellen. Das bedeutet, daß
kleine Lasten und das leere Lastgeschirr mit wesentlich größerer Geschwindigkeit
gehoben werden können als Lasten von i bis 5 t. Der Kolben 34 kann den Arm 31 nötigenfalls
bis in die Lage der Fig. 5 zurückdrücken, wenn der Arm diese Lage in Richtung auf
größere Hubgeschwindigkeit überschritten haben sollte. Ein solches Überschreiten
kann vorkommen, wenn zunächst nur das schlappe Lastseil angehoben wird. Denn dann
ist der Flüssigkeitsdruck des Getriebes so niedrig, daß die Feder 37 den Anschlag
34 nach rechts zurückdrückt und der Arm 31 daher weiter nach rechts geschwenkt werden
kann, als es die Fig. 5 und 6 zeigen. Wenn dann aber die Last am Seil anruckt, steigt
der Flüssigkeitsdruck im Getriebe entsprechend und treibt den Anschlag 34 mit einer
so großen Kraft vor, daß der Arm 31 zurückgestellt und entweder das Handrad
12 zurückgedreht oder die Feder 3.2 ausgezogen wird.
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Da auch beim Senken schwerer Lasten der Pumpenteil dem Drehmoment
entsprechend beansprucht wird, muß auch der Schwenkbereich des Armes 31 in der entgegengesetzten
Richtung durch einen entsprechenden Anschlag 34 beschränkt werden, der in den Fig.
3 bis 6 nicht näher veranschaulicht ist. Im Bedarfsfall kann die Anordnung auch
so getroffen werden, daß ein und derselbe Anschlag 34 sowohl im Hub- als auch im
Senkbereich wirksam wird.
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Die Erfindung kann in vielfacher Hinsicht abgeändert werden. So ist
es möglich, den Pumpenteil als auch den Motorteil durch ein und dasselbe Lastmeßorgan
zu steuern. Ferner kann auch der Motorteil des Getriebes durch einen Kolben verstellt
werden, der ebenso wie
der Kolben 36 von dem Druck des Getriebes
beeinflußt wird..
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Statt des Handrades 12 könnte natürlich ein beliebiges anderes Handstellorgan,
z. B. ein Handhebel, Verwendung finden.