DE750508C - Geschwindigkeitsregler mit Bremse - Google Patents

Description

(RGBI. Π S. 150)

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 15. JANUAR 1945

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M750508 KLASSEi35c GRUPPE 3

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Johann Friedr. Heinrich Lange in Hamburg

ist als Erfinder genannt worden

Patentiert im Deutschen Reich vom ii. Oktober 1930 an Patenterteilung bekanntgemacht am 25. Mai 1944

Die Erfindung betrifft einen Geschwindigkeitsregler mit einer Bremse, die durch einen von der Regelabweichung beeinflußten Flüssigkeitsdruck gesteuert wird. Erhöht sich die Geschwindigkeit über den vorgeschriebenen Wert, so .ändert sich entsprechend dieser Flüssigkeitsdruck und belastet 'die Bremse stärker, um die Geschwindigkeit auf den Sollwert zu verringern. Umgekehrt führt ein Absinken der Geschwindigkeit unter den Sollwert zu einer entgegengesetzten Änderung des Flüssigkeitsdruckes und damit zu einem Entlasten der Bremse.

Bei bekannten Reglern dieser Art wird der Flüssigkeitsdruck durch eine Flügelradpumpe erzeugt, die durch einen Elektromotor je nach der Größe der Regelabweichung mit einer mehr oder weniger hohen Drehzahl betrieben wird, um einen größeren oder kleine-

ao ren Druck zu erzeugen. Der Elektromotor kann dabei durch einen Fliehkraftregler gesteuert werden.

Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß der Flüssigkeitsdruck zwischen zwei in einem Kreislauf hintereinanderliegenden Fördervorrichtungen erzeugt, von denen die eine iHauptpumpe) unter Steuerung durch den Sollwertgeber mit einer der Sollgeschwindigkeit entsprechenden Fördermenge betrieben wird und die andere (Hilfspumpe) verhältnisgleich zur Istgeschwindigkeit fördert. Diese Anordnung ist wesentlich einfacher und wirkt genauer.- Denn es bedarf nicht erst der Messung der Istgeschwindigkeit mittels eines Fliehkraftreglers o. dgl. Man braucht die Hilfspumpe nur mit dem geregelten Triebwerk, z. B. der Seiltrommel eines Hubwerkes, in Getriebeverbindung zu bringen, um ziu erreichen, daß sie eine der Istgeschwindigkeit verhältnisgleiche Flüssigkeits-

menge hindurchfließen läßt. Wenn dann die Hauptpnmpe mit einer der Sollgeschwindigkeit entsprechenden Fördermenge betrieben wird, ergibt, sich stets zwischen den beiden in demselben Kreislauf eingeschalteten Fördervorrichtungen ein Unterschied der hindurchfließenden Flüssigkeitsmengen, welcher dem Regelunterschied entspricht. Dadurch wird aber eine unmittelbare Beeinflussung der to Bremse erreicht, so daß diese sofort mit größter Genauigkeit auf Abweichungen der Istgeschwindigkeit von der Sollgesc'hwindigkeit anspricht. Die Regelung erfolgt dabei mit Geschwindigkeitszuordnung, d. h. die Be-. _tg lastung der Bremse ändert sich auch bei der geringsten Regelabweichung fortlaufend so lange, bis sich die Istgeschwindigkeit im erforderlichen Sinne geändert hat, auch wenn die Regelabweichung noch so gering sein mag. Das hängt damit zusammen, daß der zwischen den beiden Fördervorrichtungen in dem Kreislauf vorhandene Raum ein bestimmtes Volumen hat' und sich daher der Druck in diesem Raum fortlaufend so lange 2g ändern muß, als mehr oder weniger hineingepumpt wird als wieder herausfließen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung spricht der Regler auf beide Umlaufrichtungen an. Das läßt sich auf verschiedenen Wegen erreichen, z. B. dadurch, daß die beim Heben wirksame Bremstrommel mit dem Motor und der Hubtrommel durch • ein Differentialgetriebe verbunden ist, während die andere, nur beim Senken wirksame Bremstrommel einer an die Hubtrommel angekuppelten Senksperrbremse 'angehört. Daher wird die jeweilige Hubgeschwindigkeit nicht durch Abbremsen des Hubmotors erzielt, sondern dadurch, daß die Umlaufzahl der Schleifbremse 13 gemäß der Erfindung geregelt wird, wobei die jeweiligen Drehzahlen des Hubmotors ii, der Schleifbremse 13 und des mit der Trommel zwangsläufig verbundenen Getriebearmes 16 über das Differentialgetriebe in gegebener Abhängigkeit stellen. An sich ist es bekannt, ein·Differentialgetriebe zwischen Hubmotor, Bremstrommel und Hübtrommel einzuschalten, jedoch nur zu dem Zweck, beim durch die Bremse geregelten Absinken der Last den Hubmotor stillstehen zu lassen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. In dieser zeigt

Fig. ι die Hubbremse und die Senkbremse nebst der zugeordneten hydraulischen Steuerung im Aufriß,

Fig. 2 das mit den Bremsen der Fig. 1 ausgerüstete Hubwerk im Grundriß, wobei von den Bremsen lediglich die Trommeln gezeigt sind, und

Fig. 3 ein anderes Anwendungsbeispiel der hydraulischen Regelung des Bremsstellwerkes, wobei die zu regelnde Welle unmittelbar mit der Bremstrommel verbunden ist.

Die Hubtrommel 10 (Fig. 2) soll sowohl in Hub- als auch auch in Senkrichtung mit einer stetig regelbaren, genau einzuhaltenden Drehzahl angetrieben werden, und zwar mit Hilfe eines Elektromotors 11, der mit unveränderlicher Drehzahl stets in derselben Richtung umläuft. Seine Drehzahl könnte man zwar durch eine Steuerwalze stufenweise regeln, doch würde sie dann von der Last abhängig

sein. Mangels besonderer Vorkehrungen könnte man genau festgelegte Antriebsgeschwindigkeiten nicht erzielen.

Zur Beherrschung der Geschwindigkeit dient eine Bremse, die unter Steuerung durch den Hebel 12 jeweils so eingestellt wird, daß sie die Hubtrommel 10 bis auf die Sollgeschwindigkeit abbremst. Weicht die Geschwindigkeit der Hubtrommel 10 etwa von der durch die Stellung des Steuerhebels 12 vorgeschriebenen Sollgeschwindigkeit ab, so ändert sich das Bremsmoment entsprechend dem Integral dieser Abweichung über die Zeit, wodurch die zu beherrschende Geschwindigkeit wieder genau auf den Sollwert eingeregelt wird.

Erfindungsgemäß ist nun die Trommel 13 dieser Bremse mit dem Motor 11 und der Hubtrommel 10 durch ein Differentialgetriebe verbunden. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel besteht dieses aus einem inneren, mit dem Motor 11 gekuppelten Sonnenrad 14, einem innen verzahnten, mit der Bremstrommel 13 gekuppelten Außenrad 15 und einem Planetenradträger 16, der mit '°° der Hubtrommel 10 in Getriebeverbindung steht und die mit den Zahnrädern 14 und 15 kämmenden Umlauf räder 17 trägt.

Die Getriebeverbindung zwischen dem Getriebeelement 16 und der Hubtrommel 10 besteht aus einem mit dem Element 16 starr verbundenen Ritzel 18, das durch Zwischeuräder 19 bis 23 mit der Hubtrommel ro gekuppelt ist. Auf der Welle 24, welche die beiden Zahnräder 21 und 22 trägt, ist die Bremstrommel 25 einer an sich bekannten Rücksperrbremse befestigt. Die Ausbildung und Steuerung der den beiden Bremstrommeln 13 und 25 zugeordneten Bremsmittel ist aus Fig. ι ersichtlich. Die der Bremstrommel zugeordneten Backen 26 sitzen schwenkbar an Armen 27, die am Windengestell gelagert sind und durch eine Druckfeder 28 nachgiebig in Freigabestellung gedruckt werden. Entgegen der Kraft der Feder können sie durch Drucköl zusammengedrückt werden, das durch eine Leitung 29 einem Zylinder 30

zufließt, der an dem einen Arm 27 befestigt ist, während der Kolben 31 mit dem anderen Arm 27 verbunden ist. .

Die beiden Arme 32 der Senksperrbremse sind in ähnlicher Weise durch Kolben 33 und Zylinder 34 verbunden, nur werden sie durch eine Druckfeder 35 zusammengepreßt, während das Druckmittel, das durch die Leitung 36 auf die rechte Seite des Kolbens geleitet wird, sie auseinanderzuspreizen und dadurch die Bremsen zu lösen sucht.

Die Leitungen 29 und 36 sind an einen Kreislauf angeschaltet, der zwei Kapselpümpen 37 und 43 enthält. Die Pumpe 37 ist mittels eines Stellhebels 38 durch ihre Nullstellung hindurch stetig regelbar und wird entweder durch einen besonderen, stetig umlaufenden Motor 39 oder durch den Motor 11 angetrieben. Der Pumpenstellhebel 38 ist mit dem Steuerhebel 12 in der Weise verbunden, daß, wenn dieser 'die mittlere Stellung einnimmt, die Fördermenge der Pumpe 37 auf Null eingestellt ist.

Die zweite Pumpe 43 ist nicht regelbar. Sie ist mit der Bremstrommel 25 der Rücksperribremse durch einen Keilriementrieb 40 gekuppelt.

Die Wirkungsweise ist folgende: Der Motor 11 des Hubwerks wird leer angelassen und läuft während des Betriebes des Hubwerks beim Heben, Senken und beim Stillstand der Last in einer Drehrichtung ständig durch. Wird der Steuerhebel 12, von seiner dargestellten Nullstellung ausgehend, nach rechts auf Heben umgeschaltet, während sich zunächst die Hubtrommel 10 noch in Ruhe befindet, so begännt die Regelpumpe 37 Drucköl in der Richtung des Pfeiles 41 zu fördern. Da zunächst die Pumpe 43 stillsteht und kein Öl durchläßt, entsteht in der Leitung 29 ein Überdruck, der mittels des Kolbens 31 und des Zylinders 30 die Bremsbacken 26 anzieht. Solange die Trommel 10 stillstand und die Bremse 13 gelöst war, konnte die durch den Motor 11 erzeugte . Drehbewegung über die nicht albgebremste Trommel entweichen. 'Sobald" diese Trommel nun aber gebremst wird, wird ein Drehmoment auf den Planetenradträger 16 übertragen, das über die Zwischengetriebe 18 bis 23 auf die Hubtrommel 10 wirkt. Hat diese die durch die Stellung des Steuerhebels 12 vorgegebene Sollgeschwindigkeit erreicht, so hat gleichzeitig die Fördermenge der mit der Hubtrommel 10 in Getriebeverbindung stehenden Pumpe 43 so wait zugenommen, daß diese Pumpe ebensoviel Drucköl durchläßt, als die Pumpe 37 fördert. Infolgedessen bleibt der Druck in der Leitung 29 und somit 'die Einstellung der Bremsbacken 26 unverändert. Jeder Abweichung der zu überwachenden Drehzahl der Trommel 10 von der Solldrehzahl entspricht eine Änderung des Öldruckes in der Leitung 29, und zwar nimmt dieser Öldruck mit einer Geschwindigkeit zu bzw. ab, die dem Überschuß bzw. dem Fehlmaß der zu regelnden Geschwindigkeit im Verhältnis zur Sollgeschwindigkeit entspricht. Die Last wird daher jeweils mit einer Geschwindigkeit gehoben, die durch die Stellung des Hebels Ί2 festgelegt ist und die von der Größe 'der Last und der Drehzahl des Motors 11 unabhängig ist. .

Wird der Hebel 12 zum Senken der Last nach links umgeschaltet, so fördert die Pumpe 37 in der Richtung des Pfeiles 42. Infolgedessen sinkt der Druck in der Leitung 29 ab, so daß die Hubbremse 13,26 gelöst wird. Die Senksperribremse hingegen, deren Arme 32 während des Hubvorganges durch die Feder

35 zusammengedrückt wurden und die daher ein unbeabsichtigtes Absinken der Last verhinderte, wird nunmehr durch den in der Leitung 36 entstehenden Öldruck, der auf den Kolben -33 und den Zylinder 34 wirkt, gelöst, 8g so daß die Last absinken kann. Hierbei wird die Sinkgeschwindigkeit \viederum eindeutig durch die Stellung des Steuerhebels bestimmt. Denn wenn sie beispielsweise die Sollgrenze überschreitet, dann fördert die Pumpe 43 von der Leitung 36 mehr Öl fort, als die Regelpumpe 37 hineinfördert, so daß der Öldruck sinkt und die durch die Feder 35 ausgeübte Bremskraft entsprechend steigt. Das Bremsmoment wächst fortlaufend so lange, bis die Senkgeschwindigkeit auf den Sollwert abgesunken ist. Alsdann gleichen sich die Fördermengen der beiden Pumpen 37 und 43, so daß der Druck in der Leitung

36 unverändert bleibt. Mithin ergibt sich für jede Stellung des

Steuerhebels 12 eine zugehörige Hub- oder Senkgeschwindigkeit, die von der Drehzahl des Motors 11, von der Größe der Last und von dem Raibungsko.effizienten der Bremse unabhängig ist. Die durchziehende Last kann also' beim Senken nur die durch die Stellung dieses Hebels bestimmte Geschwindigkeit erreichen.

Wird die größte Hubgeschwindigkeit ebenso groß bemessen wie die größte Senkgeschwindigkeit, so macht die Bremsscheibe

der Hubbremse beim Senken die doppelte Drehzahl wie bei Stillstand der Last.

Die erläuterte hydraulische Steuerung der Bremse ist auch dann anwendbar, wenn die gesteuerte Bremse unmittelbar auf die vom Motor angetriebene Welle einwirkt. Eine solche Ausführung ist in Fig'. 3 veranschaulicht. Dort steuert der Hebel 50 mittels eines Gestänges 51 sowohl eine im Gehäuse 52 vorgesehene Steuerwalze für den Hubmotor als

auch eine Regelpiimpe 53, die durch einen Hilfsmotor 54 mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben wird, aber je nach der Stellung ihres Stellhebels 55 in der einen oder der anderen Richtung unterschiedliche Mengen fördert.

Der durch das Steuerwerk S² überwachte Elektromotor treibt die Hubtrommel über eine Welle 56 an, auf der eine Bremstrommel 57 befestigt ist. An diese werden die Bremsbacken 58 durch Tragarme 59 angedrückt, die unter dem Einfluß einer Druckfeder 60 stehen. Diese sucht die Bremse anzuziehen. Die Enden der Arme 59 sind aber mit den Stangen zweier Kolben verbunden, deren getrennte Zylinder 61 und 62 starr miteinander vereinigt sind. Mit der Bremstrommel 57 ist durch einen Keilriemen 63 eine Kapselpumpe 64 gekuppelt, die mit der Pumpe 53 in einen Kreislauf geschaltet ist. Die eine Seite dieses Kreislaufes ist durch eine Leitung 65 mit der Innenseite des Zylinders 61 verbunden, während die andere Seite des Kreislaufes durch eine Leitung 66 mit der Innenseite des Zylinders 62 in Verbindung steht. Solange die Welle 56 im Hub- oder Senksinne mit der Sollgeschwindigkeit umläuft, fördert die Pumpe 64 dieselbe Druckölmenge wie die Regelpumpe 53. Infolgedessen erfährt

so das Bremsstellwerk 59 keine Verstellung. Sobald jedoch beispielsweise beim Heben die Drehzahl der Welle 56 unter den durch die Einstellung des Steuerhebels 50 vorgegebenen Sollbetrag abfällt, sinkt die Fördermenge der Pumpe 64, so daß diese von der Fördermenge der Regelpumpe 53 übertroffen wird. Der Überschuß fließt durch die Leitung 65 und läßt daher den im Zylinder 61 befindlichen Kolben fortlaufend so lange nach links weiterwandern, bis infolge des dadurch bedingten Lösens der Pumpe die Drehzahl der Welle 56 wieder bis auf die Sollgrenze gestiegen ist. Während beim Heben das Stellwerk durch den Zylinder 61 angetrieben wird, erfährt es beim Senken seinen Antrieb über die Leitung 66 durch den Zylinder 62. Denn während der Steuermotor 54 beim Heben und Senken in der gleichen Drehrichtung umläuft, hat die Umsteuerung der Pumpe 53 von Heben auf Senken und umgekehrt zur Folge, daß sich die Förderrichtung des Drucköls umkehrt. Da gleichzeitig die Pumpe 64 ebenfalls in der umgekehrten Richtung angetrieben wird, ergibt sich ohne weiteres der übergang der S teuer wirkung von der einen auf die andere der beiden Leitungen 65, 66. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine stufenlose Regelung der Geschwindigkeit nicht möglich, weil die Steuerwalze für den Hubmotor nicht zwischen den einzelnen Schaltstufen stehenbleiben darf.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Geschwindigkeitsregler mit Bremse,

■ die durch einen von der Regelabweichung beeinflußten Flüssigkeitsdruck gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck zwischen zwei in einem Kreislauf hintereinanderliegenden Fördervorrichtungen erzeugt wird, von denen die eine (Hauptpumpe 53) unter Steuerung durch den Sollwertgeber mit einer der Sollgeschwindigkeit entsprechenden Fördermenge betrieben wird und die andere (Hilfspranpe 64) verhältnisgleich zur Istgeschwindigkeit fördert.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er auf beide Umlaufrichtungen anspricht.

3. Regler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei Stellmotoren (61, 62 bzw. 30, 34), die je an die eine Seite eines Haupt- und Hilfspumpe (S3, 64 bzw. 37, 43) enthaltenden Kreislaufs angeschlossen sind und entweder auf dieselbe Bremse (57, 58) oder auf zwei getrennte, in Getriebeverbindung miteinander stehende Bremsen (13, 25) wirken.

4. Regler nach Anspruch 3 für ein Hubwerk mit durchlaufendem Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet,. daß die beim Heben wirksame Bremstrommel (13) mit dem Motor (11) und der Hubtrommel (10) durch ein Differentialgetriebe (14 bis 17) verbunden ist, während die andere, nur beim Senken wirksame Bremstrommel (25) einer an die Hubtrommel (10) angekuppelten Senksperrbremse angehört.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen-Standes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

deutsche Patentschrift Nr. 662 300.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen