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Steuereinrichtung für hydraulische Getriebe Bei hydraulischen Getrieben,
welche durch einen Schieber oder eine gleichwertige Ventilanordnung gesteuert werden,
etwa in der Weise, daß das von der Ölpumpe gelieferte Drucköl je nach .der gewünschten
Drehzahl des ölmotors mehr oder weniger gedrosselt diesem zugeführt wird oder auch
hei Umkehrung der Drehrichtung von der einen zur anderen Seite des Ölmotors umgeschaltet
wird, zeigen sich insbesondere bei Verwendung enger Rohrleitungen oft erhebliche
Störungen, die sich äußerlich in der Regel in unerwünschten Geräuschen kundtun und
deren mechanische Wirkung auf den Antrieb sich in fehlerhaften Bewegungen des ölmotors
äußert, die z. B. bei Hebezeugantrieben zum Abstürzen der Last führen können. In
besonders erhöhtem Maße tritt diese Störung auch dann auf, wenn der Sekundärteil
Bauelemente enthält, welche unter Kraftschluß zusammenarbeiten sollen, wobei es
sich sowohl um Gestängeteile, die zum Antrieb der Arbeitskolben dienen, handeln
kann als auch um Einrichtungen, die zur Steuerung des Ölstromes für die einzelnen
Zylinder des Sekundärteils dienen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese eigenartigen Störungen
darauf zurückzuführen sind, daß bei der üblichen Schiebersteuerung oder auch Schieberumsteuerung
eines Ölmotors, der sein 01 aus einer beliebigen Druckölquelle erhält, der
Eintritt von. Luft in das öldrucksystem des Sekundärteils oder auch die Aufhebung
.der zu diesem gehörigen obenerwähnten Kraftschlüsse sehr leicht eintreten kann,
wenn
durch die Steuerung die Bewegung des Sekundärteils entgegen
seiner augen#blicklichenDrehrichtung abzubremsen ist; die Störung ist insbesondere
dann erheblich, wenn entweder größere Schwungmassen mit dem Sekundärteil verbunden
sind oder auch die träge Masse des in längeren Ölleitungen strömenden Öls sich bemerkbar
macht. In diesen Fällen hat nämlich der Sekundärteil das Bestreben, seine Bewegung
fortzusetzen, auch wenn das eigentliche Steuerorgan den Öldruckzufluß zu dem Sekundärteil
unterbrochen hat und beispielsweise bei einem Umsteuerschieber als Steuerorgan beide
Ölzuleitungen am Sekundärteil abgesperrt hat. Wenn in diesem Zustand Trägheitswirkungen
oder ähnliche vom Antrieb herrührende Kräfte; wie z. B. Rückwirkung der an einem
Hebezeug hängenden Last, den Sekundärteil weitertreiben, so kann es vorkommen, daß
dieser sich mehr oder weniger schnell entleert und, da die Druckölzuführung durch
den Schieber abgesperrt ist, zum Ersatz des herausgepreßten Öls Luft ansaugt; selbst
wenn dabei nun etwa einmal die betreffende unter niederem Druck stehende Anschlußleitung
des Sekundärteils, kurz Saugseite gemannt, gänzlich luftdicht sein .sollte, so besteht
doch die Gefahr, daß luftleere Räume entstehen oder solche, die mit den aus dem
Öl gelösten Gasen meist unter niederem Druck gefüllt sind. Jedenfalls geht aus diesen
Überlegungen hervor, daß die Wirkung eines Sekundärteils, wenn er nicht ordnungsgemäß
mit Drucköl in Betrieb gehalten wird und seine Drehmomentaufnahme entgegen der ihm
aufgezwungenen Drehrichtung vor sich geht, Störungserscheinungen hervorrufen kann,
die auf Hohlraumbildung oder Luftansaugung beruhen.. Dabei kann diese Störung auch
während des Laufens des Sekundärteils auftreten, wenn dieser entweder verzögert
wird oder durch eine hängende Last im Drehsinn angetrieben wird, anstatt wie gewöhnlich
Antriebskräfte zu erfordern.
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Die nähere Überlegung zeigt auch, daß diese Erscheinungen praktisch
mit jeder Art der Schieber- oder Ventilumsteuerung verbunden sind, wie sie in den
verschiedenartigsten Bauformen für hydraulische Getriebe bekannt sind. Sie beruhen
insbesondere darauf, daß im Gebiet der Geschwindigkeitsverringerung durch Drosselung
an den Schieber- oder Ventilquerschnitten die Druckentwicklung in den beiden Anschlußleitungen
des Sekundärteils keineswegs so vor sieh zu gehen braucht, daß hier immer ein über
dem Atmosphärendruck liegender Betriebsdruck auf beiden Seiten aufrechterhalten
wird.
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Erfindungsgemäß wind diese Schwierigkeit dadurch behoben, daß Rücksch.lagventile
oder ähnliche gleichwertige Ventilanordnungen dafür sorgen, daß in den Anschlußleitungen
des Sekundärteils stets ein genügend hoher Öldruck herrscht, insbesondere auch Öl
nachgesaugt werden kann, wenn dort bei den Umsteuervorgängen ein niedrigerer Druck
auftreten sollte, so daß niemals eine Entleerung des Sekundärteils eintreten kann,
auch wenn er ausnahmesweise nicht als Antriebs- 1
motor sondern Bremse arbeitet.
Dabei können diese Rückschlagventile usw. entweder an offenen Ölbehältern, auch
an .die Kästen, an welchen der Primär- oder Sekundärgetriebeteil arbeitet, angeschlossen
werden oder auch an das Druckölnetz einer kleineren Hilfspumpe, die dafür sorgt,
daß ein gewisser Mindestdruck, etwa von einigen Atmosphären, stets in den Anschlußleitungen
des Getriebekreislaufes vorhanden ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ähnelt also in diesem Sinne den bekannten
Fülleinrichtungen, bei welchen über Rückschlagventile oder verwandte Umsteuerorgane
aus einem Ölbehälter oder aus dem Druckrohrnetrz mit einer Hilfspumpe Öl in den
Getriebekreislauf nachgefüllt wird. Bekannt und üblich sind diese Einrichtungen
jedoch nur bei gewöhnlichen hydraulischen Getrieben, welche keine Schieber- oder
Ventilumsteuerung besitzen, sondern bei welchen der Primärteil unmittelbar durch
Veränderungen der von ihm gelieferten Ölmenge den Sekundärteil regelt und gegebenenfalls
auch reversiert. Dort wird diese Einrichtung insbesondere dazu benutzt, um den Getriebekreislauf
bei der Inbetriebsetzung zu füllen und das Eintreten von Luft in diesen Getriebekreislauf
durch die natürlichen Spalten des Getriebes oder besondere Auslauföffnungen zu verhindern.
Die Anwendung dieser Rückschlagventile auf eine Getriebeanordnung scheint jedoch
im Sinne .der. bekannten Speiseeinrichtungen für hydraulische Getriebe nicht angebracht,
wenn es sich um eine Getriebeanordnung mit 'Schieberregelung oder Schieberumsteuerung
handelt. Denn bei dieser saugt die Primärpumpe in der Regel aus einem Ölbehälter
Öl an, bringt dies unter Druck und führt dieses Öl dem Regel- oder Umsteuerschieber
zu, so däß zunächst kein Anlaß für den Lufteintritt in das Getriebesystem gegeben
zu sein scheint. Auch dann, wenn man die Primärpumpe nicht aus einem offenen Behälter,
sondern aus einer geschlossenen Leitung saugen läßt, müßte es mach dem bisher Bekannten
durchaus genügen., Rückschlagventile oder verwandte Speiseeinrichtungen, die Öl
mit oder ohne Überdruck einführen, an die Anschlußleitungen oder wenigstens an eine
Anschlußleitung des Primärteils anzusetzen.
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Die Erfindung gibt nun die Lehre, daß diese bekannte Ausrüstung der
hydraulischen Getriebe keineswegs genügt, wenn ein Drossel- oder Umsteuerschieber
vorhanden ist, sondern daß es dann ebenso wichtig und häufig noch viel wichtiger
ist, die an sich bekannte Speiseeinrichtung in Gestalt von Rückschlagventilen oder
verwandten Umsteuerorganen auch an die oder mindestens an .eine Anschlußleitung
des Sekundärteils anzusetzen.
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Die Fig. r zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. P ist die Primärpumpe,
idie entweder mit unveränderlicher Förderung je Umlauf ausgerüstet wird und dann
in ihrer Lieferung durch ein nach Bedarf abblasendes Sicherheitsventil geregelt
wird, oder etwa auch eine regelbare Pumpe .bekannter Art, wobei sehr häufig eine
Einrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung eines bestimmten Betriebsdruckes
vorgesehen
wird. Von dieser Pumpe P führt die Druckrohrleitung bei den bekannten Drossel- oder
Umsteuerschiebern zu dem Schieber S, der in der Regel als gewöhnlicher Kolbenschieber
ausgeführt wird und der Umschaltung des von der Druckleitung D gelieferten Ölstromes
auf die beiden Amschlußleitungen A1 und A2 des Sekundärteils oder des Ölmotors Ö
dient. Die Bauweise des Sekundärteils oder dies Ölmotors Ö ist für die Erfindung
ebenso unwesentlich wie die Bauweise der Pumpe P. Obwohl nun bei dieser üblichen
Ausführung einer Drosselregelung oder Schieberumsteuerungseinrichtung einer hydraulischen
Anlage kaum irgendein Anlaß für Lufteintritt ,in die Druckleitung D gegeben ist,
beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, daß in manchen Fällen, insbesondere
auch beim Auftreten von Bremsvorgängen, die Ölleitungen Al und A2 am Ölmotor Ö sich
sehr leicht entleeren können. Dabei handelt es sich keineswegs hauptsächlich oder
ausschließlich um die verhältnismäßig einfach zu erklärende Erscheinung, daß das
von den Ölmotoren durch d,i:e Leckölabflußleitung L abtropfende Lecköl allmählich
eine Entleerung des Olmotors bewirkt, wenn der Schieber die beiden Leitungen A1
und A2, welche an dem Ölmotor hängen, völlig abschließt. Diese Erscheinung ist bei
gut ausgeführten Ölmotoren nicht sehr gefährlich, weil eine Entleerung über das
abtropfende Lecköl immerhin einige Zeit beansprucht, so daß wenigstens rasch einsetzende
Störungen nicht zu befürchten sind und in vielen Fällen diese Erscheinung weniger
von Belang ist. Wesentlich ist vielmehr die Erkenntnis, daß bei einer Drosseleinstellungdes
Schiebers S, wenn also Drucköl aus der Druckleitung D über einen verhältnismäßig
engen Drosselquerschnitt dem Ölmotor zugeführt wird, sehr leicht eine rasche Entleerung
des Ölmotors und seiner Anschlußleitungen A1 und A2 auftreten kann. Wenn der Druckölzufluß
beispielsweise zur Leitung A1 durch den Schieber S gedrosselt wird, so wird bei
symmetrischer Bauart des Schiebers S auch der aus der Leitung A2 abfließende Ölstrom
ebenso stark gedrosselt. Wenn nun infolge eines plötzlichen Bremsvorganges hierbei
der Öldruck in der Leitung A2 auf höhere Beträge ansteigt als der Druck in der Druckleitung
D, so kann es sehr wohl sein, :daß durch die Leitung A2 und die dazugehörigen drosselnden
Kanten des Schiebers S weit mehr öl aus der Leitung A2 ausläuft, als aus der Druckleitung
D in die Leitung A1 einströmen kann. In diesem Fall muß sich das hydraulische System
des Ölmotors offenbar entleeren, und, zwar kann dies gerade bei heftigen Bremsungen
sehr schnell in Erscheinung treten.
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Natürlich kann man ;diese Verhältnisse etwas verbessern, wenn man
den Schieber oder eine gleichwertige, den Schieber ersetzende, etwa durch Nocken
gesteuerte Ventilanordnung so ausführt, daß die Auslaßdrosselung stets schärfer
als die Einlaßdrosselung ausfällt. Eine derartige Umsteuerung hat jedoch die Eigenschaft,
daß in normaler Mittellage des Schiebers S beide Leitungen Al und A2 den vollere
Druck der Druckleiturig D führen. Dies ist für viele Getriebebauarten recht unerwünscht,
und aus diesem Grunde ist man eher geneigt, Schieber oder Ventilumsteuerungen so
auszuführen, daß die Auslaßdrosselung weniger scharf in Erscheinung tritt als die
Einlaßdrosselung. In letzterem Fäll ist dann die Erscheinung des Entleerens des
ö1mot-ors unter dem Ein.fluß von Bremskräften besonders stark, so daß gerade die
gewöhnlichen Schieberumsteuerungen bei Bremsvorgängen sehr leicht versagen und z.
B. bei Hebezeugen zum Abstürzen der Last führen können.
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Erfindungsgemäß wird nun diese bekannte Schieber- oder Ventilumsteuerung
zum einwandfreien Betrieb auch bei Bremsstellungen dadurch gebracht, daß zwei Rückschlag-
oder Saugventile Rh an die Anschlußleitungen Al und A2 des ölmoto.rs Ö so angeschlossen
werden;, daß hier niemals ein Ölmangel oder Hohlraumbildung oder auch Lufteintritt
möglich ist. Dabei können diese Rückschlagventile Rh entweder nur Öl aus
dem Behälter an der Pumpe P oh.neÜberdruck eintreten lassen oder auch das vom einer
Hilfspumpe -p geförderte öl in die Anschlußleitungen A1 und A2 des Ölmotors Ö so
einführen, daß dort der Druck der Hilfspumpe p als Mindestdruck aufrechterhalten
bleibt. Die vorliegende Erfindung zeigt also, daß es zur Ermöglichung einwandfreier
Bremsvorgänge vorteilhaft und notwendig ist, in der sonst nur bei den ohne Ventil-
oder Schieberumsteuerung oder ohne Ventil- oder Schieberregelurig arbeitenden gewöhnlichen
hydraulischen Triebwerken üblichen Weise Öl mit mehr oder weniger großem Druck in
die Anschlußleitung des Ölmotors -einzuführen, damit dort insbesondere bei Drosselstellungen
des Regel- oder Umsteuerschiebers keine zu niedrigen Drücke auftreten können. Im
Sinne dieser Erfindung ist es daher notwendig, in allen Fällen, in welchen Bremsvorgänge
verlangt werden, die bisher nur bei den sahieber- oder ventillosen hydraulischen
Triebwerken üblichen Fülleinrichtungen., wie Rückschlagventile, einzuführen, um
Störungserscheinungen zu vermeiden.
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Die Einzelheiten der Bauweise dieser Rückschlagvenftile sind unwesentlich.
Sie können. beispielsweise auch ersetzt werden durch ein bekanntes Umsteuerorgan,
welches stets diejenige Anschlu;ßlentung A1 oder A2 am Ölmotor Ö mit dem Ölbehälter
oder der Pumpe p im Verbindung bringt, welche jeweils den niedrigeren Druck führt.
In Fig. a ist in einer im übrigen unverändert gelassenen Gesamtanordnung ein solches
Umsteuerorgan U diargestellt, bestehend aus einem unter dem Einfluß der Druckdifferenz
zwischen Leitung A1 und A2 hin und her geschobenen Schieber, der die Speiseleitung
s jeweils an die Anschlußleit.ung anschaltet, welche .gerade niedrigeren Druck führt.
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In der Hauptsache wird man diese Speiseeinrichtungen bei :den mit
Ventilen oder Schiebern
geregelten oder umgesteuerten hydraulischen
Getrieben an die Anschlußleitung A' und A= am Ölmotor Ö anschließen, wie dies in
Fig. i und zunächst angegeben ist. Es ist natürlich auch möglich, noch ein Rückschlagventil
RV an die Druckleitung D der Fig. i anzuschließen und damit zu verhüten, daß beim
schnellen Antrieb des Ölmotors, beispielsweise durch eine fallende Last, in der
Druckleitung D ein zu niedriger Druck entsteht, wofür bei ungenügender Zulieferung
der Pumpe P der natürliche Strömungswiderstand in dem Umsteuerschieber S, trotz
Vorhandenseins der Speiseventile RT' an den Anschlußleitungen Anlaß geben kann.
Eine derartige Einrichtung ist jedoch nicht in der Lage, das Abstürzen einer Last,
welche bei einem Hebezeug an dem Ölmotor C7 hängt, zu verhindern.
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Die Fig. 3 zeigt nun eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher
die Einrichtung so getroffen ist, daß auch für diesen Fall jede erdenkliche Betriebssicherheit
gegeben ist und auch ein Abstürzen der Last ebenso wie ein Lufteintritt verhindert
wird, auch wenn der Schieber S völlig aufsteht. Zu diesem Zweck ist die Pumpe P
mit zwei Leitungen D und SZ versehen, die in der Hauptsache Druck- und Saugleitungen
sind. Diese werden wieder über Rückschlagventile RV mit dem Ölbehälter unter dem
Primärteil in Verbindung gebracht, so daß hier jederzeit 01 nachgesaugt werden
kann, wenn in einer dieser Leitungen ein zu niedriger Druck eintreten sollte. Dabei
kann es auch vorteilhaft sein, wie in Fig. i angegeben, diesen Anschluß so einzurichten,
daß das Öl unter überdruck aus einer Hilfspumpe p in die Druck- und Saugleitung
D und SL gefördert wird. In diesem Fall kann der Ölmotor (7 niemals mehr Öl ausliefern
als der größten Aufnahmefähigkeit der Pumpe P entspricht, da bei Überschreitung
dieser Aufnahmefähigkeit in der Saugleitung SZ überdruck entsteht, das dazugehörige
Rückschlagventil RV sich schließt und damit der nötige Kraftschluß zwischen Ölmotor
und Primärpumpe im umgekehrten Sinne so hergestellt wird, daß der als Pumpe oder
Ölpumpe arbeitende Öl-
motor 0 seine Leistung an die Primärpumpe P abgibt
und damit ein Abstürzen der Last bzw. eine Beschleunigung des Ölmotors über die
der größten Liefermenge der Ölpumpe P entsprechende Höchstgeschwindigkeit hinaus
verhindert.
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Es zeigt sich gleichzeitig, daß die gezeigten Einrichtungen auch sehr
vorteilhaft sind, um Störungen des Kraftschlusses, sei es in den Gestängeteilen
von Ölmotor und Ölpumpe oder auch in den inneren Steuerungseinrichtungen derselben,
zu verhindern. Auch diese Steuerungseinrichtungen haben nämlich die Eigenschaft,
beim Auftreten starken Unterdruckes auf der einen Seite und Fehlen starken überdruckes
auf der anderen Seite zu Störungen Anlaß zu geben, weil die für den gewöhnlichen
Betriebszustand dort vorhandene Selbstdichtung oder Selbstanpressung der Steuerflächen
unter dem Öldruck sich naturgemäß in eine Selbstabhebung dieser Dichtungsflächen
verwandelt, wenn die geschilderte Druckverteilung, insbesondere sehr niedriger Druck
auf einer Seite, beim Fehlen starken Überdruckes auf der anderen Seite eintritt.
Die angegebenen Ventilanordnungen, die an sich für andere Zwecke bekannt sind, führen
also zu dem Erfolg, daß auch innere Störungen innerhalb des Getriebes selbst bei
solchen Getrieben, die Kraftschlüsse im Gestänge oder an ihren Steuereinrichtungen
enthalten, vermieden werden. Im übrigen sind die Einzelheiten der dargestellten
Bauweise der Getriebe und der Ventile oder Schieber für die Erfindung unwesentlich.
Wesentlich ist die Anordnung von Speiseeinrichtungen mittels Rückschlagventil oder
Umsteuerorgan, die dafür sorgen, daß auch bei einem mit Drosselregelung oder Schieber-
oder Ventil-' Umsteuerung arbeitenden hydraulischen Getriebe, ähnlich wie dies bisher
nur bei der drosselschieber-oder umsteuerschieberlosen Anordnung von Getrieben üblich
und bekannt war, ein gewisser Mindestdruck in den Anschlußleitungen des Ölmotors
und gegebenenfalls auch der Ölpumpe aufrechterhalten wird, zu dem Zwecke, exakt
vor sich gehende Bremsvorgänge auch bei diesen Einrichtungen zu erzielen.
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Bekannt waren bisher die Einrichtungen, bei welchen in den Abflußleitungen
des Ölmotors, der häufig auch als hin und her gehender Arbeitszylinder ausgeführt
wird, Drosselventile eingesetzt werden, welche dauernd, d. h. auch bei Auslegung
des Umsteuerorgans für größte Arbeitsgeschwindigkeit, das aus dem Ölmotor zurücklaufende
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zurückstauen, um den Kraftschluß in diesem aufrechtzuerhalten. Diese bekannten
Einrichtungen bedingen besonders große Energieverluste und sind daher nur bei Antrieben
für geringe Leistungen bzw. geringere Geschwindigkeiten, etwa Vorschubantrieben,
verwendbar. Demgegenüber zeigt die vorliegende Erfindung einen Weg, wie man mit
einem gewöhnlichen Drossel- oder Umsteüerorgan ohne Hinzunahnne besonderer energieverzehrender
Drosselventile, lediglich durch Anwendung von Rückschlagventilen an den Leistungen
des Ölmotors, mit Sicherheit die dauernde Kraftschlüssigkeit der Anlage und eine
beliebig weitgehende Bremsfähigkeit derselben aufrechterhalten kann.
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Außer den erfindungsgemäßen Speiseeinrichtungen, etwa Rückschlagventilen
oder Umschaltorganen, weiche die zwischen Ölmotor führenden Leitungen an den Ölbehälter
oder an die Hilfspumpe anschalten, wenn in ihnen ein zu niedriger Druck herrscht,
können an diese sowie auch an die Druckleitungen der Pumpe, insbesondere bei der
Ausführung nach Fig.3, bei welcher ein geschlossener Kreislauf vorliegt, -auch noch
Entlüftungs- oder Ölauslaßöffnungen bekannter Art, etwa mit einem Umschaltorgan
nach Fig.2, angeschlossen werden, derart, daß auf der Seite des niederen Druckes
jeweils eine Öffnung freigelegt wird, zu dem Zwecke, eine Öldruckspülung des Kreislaufes
zu erreichen. Diese bekannten Einrichtungen lassen sich, ohne die Wirkungsweise
der
Erfindung zu beeinträchtigen, in bekannter Weise anordnen und stören die Bremsvorgänge,
welche durch die Erfindung ermöglicht werden, in keiner Weise, wenn dafür gesorgt
wird, daß diese Entlüftungs- oder ölauslauföffnungen, die zweckentsprechend schon
von vornherein etwas gedrosselt werden, beim Auftreten eines höheren Druckes an
der betreffenden ölleitung abgeschaltet oder doch wenigstens genügend weitgehend
gedrosselt werden. Die Rückschlagventile RV können im übrigen auch innerhalb des
Schieberkörpers S, also mit diesem hin und- her gehend, angebracht werden.