DE2507029C3 - Hydraulische Anordnung zur Betätigung einer Winde - Google Patents
Hydraulische Anordnung zur Betätigung einer WindeInfo
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- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung zur Betätigung einer Winde, welche einen Hydraulikmotor
zur Betätigung der Winde, eine Pumpe, die Drucköl zur Betätigung des Hydrauükmotors liefert, ein
Steuerventil zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Hydraulikmotors, ein erstes
Drosselventil, welches in Reihe mit der Pumpe geschaltet ist und ein zweites Drosselventil aufweist,
welches parallel mit dem Hydraulikmotor geschaltet ist.
Bei der Betätigung dieser Winden ist auch ein Bremsen erforderlich. Die vielfach bei Winden benutzten
Bandbremsen sind schwierig zu justieren, da sie die
Tendenz haben, sich selbst festzuziehen, welcher Effekt
durch die Berührung längs eines Bogens verstärkt wird. Der Bremseffekt, der zur Wärmeerzeugung führt,
erfordert weitere aufwendige Vorrichtungen für eine wirksame Wasserkühlung, was entsprechende Korrosionsprobleme
zur Folge hat. Die Verwendung von Scheibenbremsen ist etwas vorteilhafter, da bei diesen
das Kühlverhalten besser ist und die Reibelemenie eine
längere Lebensdauer aufweisen und einfacher /u ersetzen sind. |edoch sind Scheibenbremsen verhältnismäßig
teuer.
Ferner gibi es Winden, bei denen eine Nutzbremsung
vorgesehen ist. d. h., daß der Elektromotor — bei einer
elektrisch angetriebenen Winde — und der Generator ihre Aufgaben lauschen, so daß die Winde ein
Antnebsteil wird und die Energie zum Motor zurückge
führt wird. Dieses System hat aber auch seine Grenzen,
da vielfach nicht die Moglichkeil besteht, die gesamte
Bremsenergie an den Antriebsmotor zu übertragen. An Bord von Schiffen hat man dieses Problem dadurch
gelost, daß man die Bremsenergie über ein Getriebe auf
die Antriebswelle überträgt. In der Praxis ist dies aber eine äußerst teuere Lösung.
Eine Nutzbremsung kann aber auch bei hydraulisch
angetriebenen Winden erreicht werden( bei denen ein Motor von konstantem Hubvolumen durch eine Pumpe
betätigt wird, welche ein veränderliches Hubvolumen aufweist. Während des Bfefhsvofgänges arbeitet der
Motor als Pumpe und liefert das hydraulische öl an die Windenpunipe, Welche dann als Motor arbeitet. Hier ist
ebenfalls die Absofbierüng des kückwirküngseffektes
problematisch und im allgemeinen ist es an Bord von Schiffen erforderlich, die Vorrichtung derart auszulegen,
daß die variable Pumpe durch den Hauptmotor angetrieben wird.
Es ist eine hydraulische Anordnung bekannt, die insbesondere für Draht- oder Seilwinden entwickelt
worden ist, die aber auch für Schleppwinden, Ankerwinden und Förderwinden einsetzbar ist, bei denen eine
hydraulische Bremsung erforderlich ist Diese letztgenannte Anordnung beruht darauf, daß der hydraulische
to Motor während des Absenkens der Last als Bremse arbeitet, wobei die Pumpe dieser Anordnung dann als
Speisepumpe für den Motor arbeitet und wobei eine Ölmenge, weiche der ölabgabe der Pumpe entspricht, in
einem Druckmindererventil zwischen Motor und
is Pumpe gedrosselt wird. Die Energie wird hierdurch in
Wärme umgewandelt, welche dem hydraulischen System derart zugeführt wird, daß die Energie nicht zur
Arbeitsmaschine zurückgeführt wird. Es ist ein Oberdruckventil
vorgesehen, das bei unterschiedlichem, einstellbarem öffnungsdruck, der durch die Drosselung
im Steuerventil bestimmt wird, öffnet, so daß der Bremsfaktor des Motors kontinuierlich eingestellt
werden kann und die Anordnung, wenn das Steuerventil sich in seiner äußeren Stellung für Bremsen befindet,
eine automatische Kontrolle bei einem gewünschten niedrigen Bremsfaktor liefert, der von einem ersten
Pilotventil bestimmt wird. Die Anordnung liefert ebenfalls eine automatische Kontrolle, wenn sich das
Steuerventil in seiner Stoppstellung befindet, welche Kontrolle von einem zweiten Pilotventil abhängt, so daß
die Restbremsung mit dem gewünschten maximalen Bremsfaktor ausgeführt wird.
Die Erfindung gehl von der letztbeschriebenen Anordnung aus und befaßt sich insbesondere mit den
speziellen Problemen, die sich bei Arbeiten im Off-Shore-Gebiet (Festlandsockel), insbesondere beim
Auslegen von Ankern von Bohrplattformen aus, ergeben.
Wenn man von Bohrplattformet. !1US Anker auslegt.
wird der Anker am Heck des Nachschubbooles angebracht. Die Kette hängt in einer Schlaufe von der
Kettenklüse an der Bohrplattform bis zum Nachschubboot. Das Nachschubboot setzt Kurs in Richtung auf die
Stelle, wo der Anker geworfen werden soll, und die Kette läuft von ilr Kettenkantc an der Bohrplattform
über den Läufer der Ankerwinde, und der Läufer bremst mit einer geeigneten, einstellbaren Bremskraft. Wenn
der Bremsfaktor zu klein ist. steht die Kelle in zu großer
Reibung mit dem Hoden, so daß die Antriebskraft des
Nachschubbootes nicht mehr ausreicht, das Boot vorwärts zu treiben. Wenn der Bremsfakioi zu groß ist.
übersteigt die horizontale Komponente der Ketten-Spannung
die Aniriebskraft des Bootes
Es ist deshalb von großer Bedeutung, daß der
Bremsfaktor in einer befriedigenden Weise eingestellt werden kann. Die auftretenden Bremseffekte hängen
von der Gesamtlange der Kette, von dem Gewicht je
laufende Meier der Kelle, von der Antriebskraft des Nachschubbootes, dessen Geschwindigkeit u.dgl. ab.
do und die Bremskräfte können einige tausend Pferdestär
ken betragen.
Wenn das Nachschubböol die Steife erreicht hatj an
welcher der Anker geworfen werden soll, wird der Anker herabgelassen, welcher an einem Drahtseil hängt,
welches von der Ankerbetätigungstrommel an der
draußen am Nachschtibboot angeordneten Winde abgespült wird. Der Bremseffekt ist auch bei diesem
Arbeitsvorgang von großer Bedeutung.
d u/ u
2d u/
Die üblichen Bandbremsen sind nicht besonders geeignet für eine solche Verwendung; das gleiche gilt
auch für Scheibenbremsen. Dies liegt teilweise in den ungünstigen Eigenschaften dieser Bremstypen begründet,
beispielsweise in der Tendenz einer Bandbremse, sich selbst festzuziehen, und in der großen Wärmeentwicklung.
Eine hydraulische Anordnung der zuvor beschriebenen Art, welche einen hydraulischen Motor für den
Antrieb der Winde, eine Pumpe zur Förderung von Hydrauliköl zum Antrieb des Motors, ein Steuerventil
zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Motors, ein Drosselventil, welches in Reihe mit
der Pumpe liegt, und ein zweites Drosselventil aufweist, welches parallel zum Motor geschaltet ist, kann
verwendet werden, da bei einer solchen Anordnung der
Vorteil erreicht ist, daß der Motor, wenn er als Bremse arbeitet, mit einer größeren Drehzahl zu derselben Zeit
laufen kann, zu der die Pumpe mit einer konstanten Drehzahl betrieben wird, wodurch die Anordnung
vereinfacht wird. Allerdings ist ein eläsüsuiercb System
wünschenswert, bei welchem eine Stufenwaftl möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Anordnung zur Betätigung einer Winde
der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei der die Bremsung in einfacher und zuverlässiger Weise
elastisch arbeitet und jeder auftretenden Belastung anpaßbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anordnung zwei oder mehr hydraulische
Motoren aufweist, welche parallel mit Durchströmung beider Wege geschaltet sind und welche in Antriebsverbindung
mit derselben Windenwelle stehen, wobei die hydraulischen Motoren als mehrstufige Motoren ausgebildet
sind und die Anordnung eine oder mehrere Pumpen umfaßt, welche eine konstante Kapazität
aufweisen. Die Winde wird somit durch eine Mehrzahl von hydraulischen Motoren betrieben, welche parallel
geschaltet sind und welche — bei Schleppvorgängen mit voller Schleppkraft — nur mit einem Bruchteil ihrer
maximalen Drehzahl laufen, und zwar abhängig von dem vorhandenen Pumpeneffekt, so daß die Motoren,
wenn der Anker und die Kette abgesenkt werden, als Pumpen arbeiten können und die Last in einem
einstellbaien MaUe bremsen, welches nach oben hin
durch die maximale Drehzahl und den Druck der Motoren begrenzt ist. Du Drehzahl und der Dru^k sind
wiederum durch pilotgesteuerte Ventile begrenzt. Die
hierbei erzeugte Wärmt wird durch Kühlvorrichtungen in erforderlichem Maße abgeführt.
Ein solches System ist elastisch. Am Beispiel einer Ankerhandhabung von Bohrplattformen wird dies
deutlich.
Wenn eine Bohrplattform verlagert werden soll, muß
das NiU'hschubboot den Anker und die Kette anheben,
wobei cm an einer Boje befestigter Draht auf die
Ankerhandhabungstrommel gebracht wird. Es kann hierbei vorkommen, daß der Anker und die Kette in
einer dicken Sand· und Schlammschicht an Meeresbo den eingebettet sind* Das Herausreißen des Ankers und
der Kette hängt nicht hur vom Gewicht des Ankers und
dem Gewicht eines Teiles der Kelle ab, und die maximale Zugkraft der Winde sollte deshalb beispielsweise 100 bis 2001 beiragen. Die zur Verfugung
stehende Pumpenleistung gibt deshalb nur eine relativ bescheidene Hebegewhwindigkeit bei maximaler
Schleppkrafi, beispielsweise von 6 fri je Minute.
Bei schlechtem Wetter müssen die Bewegungen des Schiffes beim Herausreißen des Ankers mit großer
Sorgfalt vorgenommen werden, um unkontrollierte Beanspruchungen zu vermeiden. In der Praxis sitzt die
Fähigkeit der Winde, ein Seil unter Überbelastung auszulegen, in vielen FäMen die Grenzen für die
Bedingungen, unter denen die Ankerhandhabung noch ausgeführt werden kann.
Die Erfindung bedeutet, daß die Winde das Drahtseil
ίο auslegen kann, wenn das Heck des Bootes auf einer
Welle angehoben ist und ein Betätigungshebel des Steuerventiles in Hebestellung gehalten wird, und zwar
bei einer ausreichenden Geschwindigkeit, beispielsweise 100 m je Minute, da die Motoren, die in der Richtung
auf ein Heben bei voller Schleppkraft nur mit einem Bruchteil ihrer maximalen, durch den Pumpeneffekt
begrenzten Drehzahl laufen, in der Lage sind, in entgegengesetzter Richtung mit ihrer maximalen
Drehzahl zu laufen. Die Summe der von der tatsächlichen Pumpe gelieferten Ö ..enge und der von
den parallel geschalteten Motoren gelittenen uimenge
kann über die pilotgesteuerten Ventile strömen.
Aufgrund der Erfindung kann die Winde über eine einfache Getrieberadübersetzung angetrieben werden.
Verscl- edene Getrieberäder der parallel geschalteten
Motoren können mit einem gemeinsamen Getrieberad in Verbindung stehen. Das Getriebemodul kann folglich
verhältnismäßig klein sein.
VOn entscheidender Bedeutung ist hierbei, daß die
jo mechanische Leistung der Winde offenbar desto besser
ist. je weniger mechanische Transmissionen aufeinanderfolgen. Die Beziehung /wisehi-n der Auslegekraft
und der Schleppkraft kann auf einem annehmbaren Niveau gehalten werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil
liegt darin, daß durch die verhältnismäßig niedrige Drehzahl der Motoren und durch das verhältnismäßig
kleine Getriebemodul die kinetischen Kräfte betrachtlich
reduziert werden, die anderenfalls eine StoBbelastung
bei der Umkehr der Drehrichtung der Winde bewirken würden.
Ja die Auslegekraft auf einem niedrigen Niveau gehalten wird und die Motoren und Ventile fur die beim
Auslegen anfallenden Ölmengen dimensioniert sind, kann die durch das Anheben des Hecks des Schiffes auf
einer Welle erzeugte Auslegekraft mit dem Herausreißen des Ankers und der Kette verbunden werden. Das
bedeutet, daß die Schleppkrafi der Winde verringert werden kann.
Es besteht ferner die Möglichkeit einer Stufenwahl.
da ja die Winde über mehrere, parallel geschaltete
Motoren angetrieben wird, welche kurzgeschlossen werden können. Wenn mehrstufige Motoren verwendet
weHcr. besteht ebenfalls die Möglichkeit, eine oder
mehrere Kammern kurzzuschließen.
Die Anzahl der möglichen hydraulischen Geschwindigkeitsstufen
ist gleich der Zahl der Motoren, multipliziert mit der Zahl der Kammern jedes Motors.
Folglich geben vier Zwei-Stufen-Motoren acht GeschwindigkeitsstUien:
vier Ein-Stufen-Motoren geben
bo vier Geschwindigkeitsstufen; und zwei Drei-Stufen-Motoren
können sechs Geschwindigkeitsstufen liefern.
Selbstverständlich können auch ein oder mehrere Ein-Stufen-Moloren parallel mit einem oder mehreren
Mchr-Slufen-Motoren geschaltet werden. Ein Ein-Stufen-Motor
und ein Zwei'Stufen-Motor liefern drei Geschwindigkeitsstufen.
Die Hubvolumen der Motoren und die Zähneanzahl der Getrieberäder können natürlich unterschiedlich sein
in den Fällen, wo dies nützlich ist.
Erforderlichenfalls können die Motoren durch ein oder mehrere einstufige oder mehrstufige Pumpen
angetrieben werden. Pumpen mit veränderlichem Hubvolumen oder durch einen elektrischen Wendemotor
angetriebene Pumpen können verwendet werden, so daß die Stufenwahl noch weiter vergrößert und
gewünschtenfalls die Pumpenabgabe in jeder Stufe variiert werden kann.
Zwei oder mehr Winden, die getrennt über jeweils eine oder mehrere Pumpen angetrieben werden, kann
eine größere Geschwindigkeit verliehen werden, indem die Summe des von den Pumpen gelieferten Öls infolge
der Reihenschaltung durch die jeweiligen Steuerventile geleitet wird.
Bei der Anordnung nach der Erfindung sind alle Komponenten geeignet sowohl für beide Drehrichtun-
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Bremsen ausgelegt.
Die Ventilanordnung kann vorteilhafterweise derart getroffen werden, daß zumindest ein Motor ein
angeflanschtes Steuerventil aufweist, welches, im Falle eines mehrstufigen Motors, vorzugsweise ein Stufenventil
enthält, welches ein oder mehrere Stufen bei dem Motor auswählen kann, an welchem das Steuerventil
angeflanscht ist. Stufenventile können auch an den anderen Motoren angebracht sein, mit welchen die
Verbindung oder Trennung des Motors vorgenommen werden kann.
Es besteht die Möglichkeit, ein Mehrstufenventil an den anderen Motoren anzubringen, welches eine oder
mehrere Stufen bei dem betreffenden Motor auswählt. Das Stufenauswählventil kann von Hand betätigt oder
gewünschtenfalls auch durch den Druck im System gesteuert werden, wozu druckgesteuerte Schaltrelais
vorgesehen sind.
Beim Entleeren des Motorsicherheitsventiles können die Motoren im wesentlichen ohne Druck das Seil
auslegen. Es ist deshalb nicht notwendig, die Winde mit einer Reibkupplung zu versehen. Eine Voraussetzung
ist. daß die Motoren und die Sicherheitsventile entsprechend den beim Auslegen anfallenden Olmengen
dimensioniert sind.
Durch die DE-PS 9 41107 ist eine Einrichtung
bekanntgeworden, die einer hydraulischen Übertragung einen großen Regulierbereich und eine schnell regulierbare
Umdrehungszahl für Werkzeugmaschinen verleihen soll. Dies bedeutet eine stets sehr gleichmäßige
Belastung des hydraulischen Systems. Der Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber für stark variierende
Belastungen bestimmt wie sie beispielsweise bei der Auslegung von Ankern für ölplattformen auf hoher See
auftreten.
Die DE-OS 19 52 296 offenbart eine Geschwindigkeitsregelung für Winden, während die Erfindung die
Bremsmöglichkeiten aufzeigt die eine Winde aufweisen solL
Die FR-PS 5 06 134 betrifft ein hydraulisches Getriebe, wobei eine Welle eine Rotationsgeschwindigkeit
erhält wenn eine andere Welle mit einer anderen Geschwindigkeit rotiert
Die FR-PS 9 36 396 offenbart ein Manövrierventil, das beim Senken einer Last starkes Rucken in den
Aufzugseilen verhindern soll.
Wenn die Pumpen beim Anmeldungsgegenstand
konstante Kapazität haben und die sich mit der Windenwelle in Verbindung stehenden Motore mehrere
Stufen aufweisen, wird man zusammen mit einem an sich bekannten Drosselventil erzielen, daß die hydraulische
Anlage die Bremskraft, auf die sie eingestellt ist, beibehält, und zwar eine Bremskraft die bei bekannten
Winden u. ä. wcgcrt der Erhitzung des Bremsbelags
variieren wird. Wie bereits erläutert, ist eine konstante
Bremskraft beim Vertäuen von Ölbohfplattforrheri mit
vielen Ankern von größter Wichtigkeit. Ebenso ist dies wichtig beim Schleppen von Schleppnetzen hinter
Fischerbooten, besonders bei schlechtem Wetter.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausfühfungsbeispiel
der Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt.
Die hydraulische Anordnung weist zwei Pumpen la und \b auf. Diese können über einen Elektromotor,
einen Dieselmotor oder eine andere geeignete Kraftquelle angetrieben werden und liefern über ein
Steuerventil 3 Hydrauliköl an die Hydraulikmotoren 2a, 2b. Die Hydraulikmotoren 2a, 2b sind parallel geschaltet
Windenwelle.
2ö Die Hydraulikmotoren sind mehrstufig, wobei die Anordnung Stufenventile enthält, wodurch die Stufen
bei den verschiedenen Motoren angeschlossen werden können.
Die Drehzahl des Hydraulikmotors wird durch Drosselung gesteuert und bestimmt, da die durch die
Beipaßkanäle der Steuerventile fließende ölmenge kontinii^.rlich von der vollen Pumpenförderung bis auf
Null gesteuert werden kann. Die Drehrichtung des Hydraulikmotores wird durch Umkehren der Leitungen
umgekehrt.
Die Anordnung weist ein Druckmindererventil 4 auf, dessen Aufgabe darin besteht, das Absenken der Last
steuern zu können, wenn sich der Hebel des Steuerventiles in seiner äußeren Stellung »Absenken«
befindet. Der Schieber des Druckmindererventiles wird, wenn der Hebel des Steuerventiles sich in der
Stoppstellung befindet, durch den Zirkulationsdruck der Pumpe in Offenstellung gehalten, wobei der Zirkulationsdruck
gegen eine verhältnismäßig schwache Feder und gegen einen Druck arbeitet, der von der
Höhendifferenz des Expansionsbehälters 5 abhängt.
Beim Hebevorgang wird der Schieber des Druckmindererventils
ebenfalls durch den Pumpendruck in der offenen Stellung gehalten, so daß das von den
Motoren 2a, 2b zurückfließende öl frei zu den Pumpen
la, Ii?zurückströmt.
Beim Absenkvorgang gibt der Steuerschieber 3 »schrittweise« den Rückflußkanal des Steuerventiles für
Drucköl frei, das von dem oder den Hydraulikmotoren
so 2a, 2b kommt, welche dann, aufgrund der L^-,t, als
Pumpe bzw. als Pumpen angetrieben werden. Die Drehzahl des oder der Hydraulikmotoren wird auf diese
Weise kontinuierlich gesteuert, entsprechend einer Ölmenge von Null bis zur tatsächlichen Ölabgabemenge
der Pumpe. Der Anteil der öllieferung der tatsächlichen
Pumpe, welcher durch den Beipaßkanal des Steuerventiles fließt, wird entsprechend zur selben Zeit abnehmen.
Wenn das Steuerventil in seine äußere Stellung zurückgekehrt ist, gibt der Schieber des Steuerventiles
den Rücklaufkanal des Steuerventiles frei. Der Druck wird dann an das Druckmindererventil und an das
unterste, justierte Pilotventil 8 beim Überdruckventil geliefert. Das Druckmindererventil drosselt dann eine
von dem Hydraulikmotor herkommende Ölmenge entsprechend der von der tatsächlichen Pumpe gelieferten
Ölmenge mit einem Druckabfall, der den von der Last diktierten Abfall übersteigt Der Schieber im
Druckmindererventil verschiebt sich in eine Stellung,
die dadurch bestimmt wirdf daß die Federkraft zuzüglich
dem Spdsedruck der tatsächlichen Pumpe, der von dem Ölpcgel im Exonnsionsbehällef 5 abhängt, im Gleichgewicht
steht mit einer gewünschten und bis zu einet«
größten, gewollten Maß des Speisedruckes der llydrau-
!ikmotoren 2a, 2b an der Abgabescite der tatsächlichen Pumpe Ι«, ib. Wenn der Druck in der Ausgangslcitung
der Pumpe fällt, steuert der Ausgangsdruck des Druckmiiidererveniiles, welcher irh wesentlichen konstant
ist und von den Federn und vom Ölpegel im
Expansionsbehälter bestimmt wird, den Schieber derart, daß dieser in einem stärkerem Maße drosselt. Wenn der
Druck in der Ausgangsleilung der Pumpe über einen gewünschten Wen ansteigt, drosselt das Druck
mindcrcrvcntil automatisch auf ein niedrigeres Maß, so daß der Druck in der Ausgangsleitung der Pumpe ein
weiteres Mal abnimmt. Das Druckmindererventil stellt hierdurch sicher, daß der Hydraulikmotor, wenn er als
Pumpe arbeitet, einen ausreichenden Speisedruck erhält, um eine Kavitation zu vermeiden. Darüber
hinaus verhindert das Druckmindererventil bei den Pumpen la. \b welche einen einfachen Konstruktiomaufbau
mit festem Hubvolumen und einer Auslaßnchtung aufweisen, daß unerwünschte Drücke an ihrer
Rücklaufseite auftreten können. Der Speisedruck der tatsächlichen Pumpen wird in allen Fällen durch den
Höhenunterschied zwischen Pumpe und Ölpcgel im Expansionsbehälter bestimmt.
Der von den Hydraulikmotoren bei auf volle Leistung eingestelltem Hebel des Steuervcntiles herkommende
Druck wird an das Pilolventil 8 geliefert. Dieses Pilotventil, welches auf einen verhältnismäßig kleinen
öffnungsdruck eingestellt ist, steuert dann das Überdruckventil 6. Die Hydraulikmotoren arbeilen als Pumpe
und bremsen die Last mit einem Faktor, der durch das auf einen verhältnismäßig niedrigen Öffnungsdruck
eingestellte Pilotventil 8 bestimmt wird, und liefern eine Ölmcnge. die gleich der Summe aus der Ölabgabe der
tatsächlichen Pumpe zuzüglich der veränderlichen Ölmenge ist, welche über das Oberdruckventil 6 strömt.
Die ölmenge. die von der Druckseite des Motors über das Überdruckventil ό zur Saugseiie strömt, wnu
automatisch entsprechend den Änderungen in der Belastung verändert. Bei steigender Belastung öffnet
das Überdruckventil in einem größeren Maße und bei fallender Belastung öffnet das Überdruckventil in einem
geringeren Maße. Die Energiezufuhr während der Bremsperiode wird folglich durch die Drosselung und
Druckminderung und durch das Überdruckventil 6 in Wärme umgewandelt, welche der Anordnung zugeführt
wird.
Wenn der Hebel des Steuerventiles aus einer äußeren Stellung, welche eine automatische Kontrolle bei
verhältnismäßig niedrigem Bremsfaktor liefert, in Richtung auf die Nullstellung bewegt wird, deckt der
Schieber des Steuerventiles in einem zunehmenden Maße den Rücklaufkanal im Steuerventil ab. Der Druck
in den Hydraulikmotoren und hierdurch auch der Bremsfaktor steigen dann kontinuierlich an, und die
Drehzahl nimmt entsprechend ab. Da die Drosselung des von den Hydraulikmotoren kommenden Ölstromes
von dem Druckmindererventil auf den Rücklaufkanal des Steuerventiles übertragen wird, verliert das
Pilotventil 8 den Öffnungsdruck. Wenn der Schieber des Sieuerventiies in einem solchen Maße drosselt, daß der
Druck auf den Öffnungsdruck des Pilotventiles 7 ansteigt, öffnet das Überdruckventil 6 und der
Hydraulikmotor bremst dann mit vollem Bremsfaktor.
Wenn man den Hebel des Steuervcntiles in die Stoppstellung bringt, nimmt die Drehzahl des llydraulikmotors
auf Null hin ab, abgesehen von internen Leckverlusten des Motors.
Die Vorteile der neuen Anordnung werden insbesondere
deutlich, wenn die Anordnung bei Ankerwinden mit dynamischer Bremsung verwendet wird. Bei der
nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß jeder der beiden Hydraültkmotofeti 2a, 2b zwei
kammern oder zwei Stufen aufweist. Die Anzahl der
Hydraulikmoloren kann naiürlich erforderlichenfalls vergrößert werden.
Wenn die Kammern der beiden llydraulikmoloren wahrend eines Hebevorganger» angeschlossen sind, wird
das Druckmindererventil 4 durch den Arbeitsdruck in seiner offenen Stellung gehalten, so daß das über das
Steuerventil 3 zurückfließende Öl im wesentlichen ohne Druck /u den Pumpen la. \b zurückgeleitct wird. Das
pilotgestcuertc Sicherheitsventil b verhindert eine Überlastung während des Hebevorganges und be
stimmt die kritische Kraft, indem das Pilotventil 7 bei
einem eingestellten maximalen Druck öffnet. Das Ölniveau im F.xpansionsbchälter 5 verhindert eine
Kavitation bei den Pumpen Is, Ib.
Mittels eines der Stufenventile (nicht gezeigt) kann eine Kammer, beispielsweise des Motors 26, an der
Druckseite kurzgeschlossen werden. Dann treiben nur drei der vier Kammern der beiden Hydraulikmoloren
die Winde an. Mittels der Stufenventile ist es in ähnlicher Weise möglich, die Kammern der Motoren
derart zu verbinden, daß nur zwei der vier Kammern der beiden Motoren die Winde antreiben. Es kann natürlich
auch eine solche Verbindung vorgesehen werden, daß nur eine Kammer eines Motores aktiv arbeitet.
Es kann dann der Zustand betrachtet werden, daß der Einlaß und der Auslaß der Motoren durch den
Steuerschieber im Steuerventil 3 geschlossen sind. Das Gewicht der Kette wird dann — über die Winde —
einen statischen Druck in den vier Kammern der beiden Motoren 2a und 2b erzeugen. Der Druck in ^n
Motoren ist. wie ausgeführt, durch das Gewicht der
.1 1 u j m~...„~,:\ ι u„~r„.,,,
welches auf einen maximalen Arbeitsdruck eingestellt ist. Das Pilotventil 7 steuert, wie ausgeführt, das
Sicherheitsventil 6. Das Ausgangsöl der Pumpen la, 16
zirkuliert dann im wesentlichen drucklos durch die Beipaßkanäle des Steuerventiles und zurück zu den
Pumpen.
Bei einem Bremsvorgang wird der Steuerhebel allmählich von der Stoppstellung in die Bremsstellung
bewegt. Der Schieber des Steuerventiles gibt dann zunehmend den Rücklaufkanal im Steuerventil frei und
drosselt das von den Hydraulikmotoren kommende Drucköl, welche dann, infolge der Last als Pumpen
arbeiten. Die Drehzahl der Hydraulikmotoren wird auf diese Weise kontinuierlich von Null an aufwärts
gesteuert.
Bei der allmählichen Bewegung des Steuerhebels zur Bremsstellung hin wird der Druck in den Motoren in
einem zunehmenden Maße übertragen und gedrosselt durch das Druckmindererventil 4, während gleichzeitig
der Ölausgang der Pumpen la, 16 nicht mehr frei durch
die Beipaßkanäle des Steuerventiles zirkuliert, da der Steuerschieber sich abwärts bewegt und allmählich die
Beipaßkanäle verschließt. Der Pumpenausgang wird folglich durch das Steuerventil 3 an die vier Kammern
der Motoren 2a und 2b mit einem Speisedruck geliefert,
welcher eine Kavitation bei diesen Motoren verhindert
Die GmOc des Speisedruckes wird durch cine Feder
bestimmt, welche auf den Schieber des Druckmihdererventiles
4 einwirkt. Die Schieber in dem Druckmindererventil bewegen sich in eine Stellung, bei der
eine Federkraft zuzüglich dein Rückdruck im Gleichgewicht mit dem Einspeisedruck der Hydraulikmoloren 2a
und 2b steht. Wp.iin der Fülldruck in der Ausgangsleitung der Pumpen 1;;, \b abnimmt, drosselt der Schieber
des Druckminderers in einem stärkeren Maße, so daß der Fülldruck ansteigt. Wenn der Fülldruck in der
Alisgangsleitung der Pumpen ansteigt, drosselt der Schieber des Druckminderers auf ein niedrigeres Maß,
so daß der Fülldruck erneut abnimmt.
Das Pilotventil ist auf einen verhältnismäßig niedrigen
Öffnungsdruck eingestellt. Wenn der Druck, der an das Druckmindererventil 4 und ebenfalls an das
Pilotvenlil 8 geliefert wird, auf den Öffnungsdruck des
ι i
Impulse erzeugen, welche ein Relais 32 betätigen, Der
Steuerhebel sollte dann von der äußeren Stellung wegbewegt werden, so daß sich ein verstärkter Druck in
den hydraulischen Motoren aufbaut, um die Last mil verstärktem Bremsfaktor zu bremsen und zu verzögern.
Wenn der Bedienungsmann der Winde die Kontrolle
über die Bremsgeschwindigkeit verlieren sollte, lösen die Magnete 30 — beim selben Ausführungsbeispiel —
bei einer Drehzahl von 150 U/min über den Wandler 31
eine Betätigung des Relais 32 aus, welches wiederum ein Magnetventil 33 schaltet. Das Magnctvcnlil 33 entleert
dann die Saugseite des Pilotventiles 8, so daß dieses schließt. Das Sicherheitsventil 6 drosselt dann bei dem
eingestellten maximalen Druck des Pilotventiles 7.
Wenn die Last verzögert ist auf eine Drehzahl von etwa
135 U/min und wenn die Impulsfrequenz niedriger ist als diejenige, auf die das Relais 32 geeicht ist, wird das
Sicherheitsventile.
Die Hydraulikmotoren 2a und 2b arbeiten als Pumpen
und bremsen die Last, indem sie eine Ölmenge abgeben, die gleich ist der Summe aus der ölabgabe der
tatsächlichen Pumpen la, \b und aus der variablen
Ölmenge, welche über das Sicherheilsventil 6 strömt.
Wenn der Steuerhebel des Steuerventiles in die äußere Stellung gebracht wird, gibt der Schieber des Steuerventiles
den Rücklaufkanal des Steuerventiles völlig frei. Der Druck wird dann von den Motoren 2a und 2b an das
Druckmindererventil 4 und an das Pilotventil 8 geliefert. Die Hydraulikmotoren arbeiten als Pumpen und
bremsen die Last mit einem minimalen Bremsfaktor, welcher durch den verhältnismäßig niedrigen Öffnungsdruck
des Pilotventiles 8 bestimmt ist. Die Motoren geben eine Ölmenge ab, die gleich ist der Summe aus der
Ölabgabe der tatsächlichen Pumpen la, Xb zusätzlich
der variablen Ölmenge, welche über das Sicherheitsventil 6 strömt.
Wenn in einem praktischen Ausführungsfall die Last eine schnellere Umdrehung der hydraulischen Motore
als ca. 140 Umdrehungen pro Minute bewirkt, wird über Mngnptp 30 pin Alarm gepehen. welrhp mit rlpr
Motorwelle rotieren und über einen Wandler 31 Pilotventil 8 öffnet dann crrieut. Auf diese Weise wird
die Drehzahl innerhalb ausgewählter Grenzen gehalten, auch wenn der Steuerhebel in der äußeren Stellung
gehallen wird.
Beim letzten Abbremsen wird der Steuerhebel schrittweise in die Stoppstellung bewegt. Der Schieber
des Steuerventiles sperrt dann schrittweise den Rücklaufkanal des Steuerventiles ab, und die Drosselung
des Drucköles wird dann in verstärktem Maße von dem Druckmindererventil 4 an den Schieber des
Steuerventiles übertragen. Das Pilotventil 8 verliert seinen Öffnungsdruck. Der Druck in den hydraulischen
Motoren wird folglich ansteigen, bis das Pilotventil 7 bei dem eingestellten maximalen Druck öffnet. Wenn der
Steuerhebel in die Stoppstellung gebracht worden ist, muß die gesamte ölmenge durch das Sicherheitsventil 6
vor einem endgültigen Stillstand strömen. Wenn der Steuerhebel zu rasch oder zu frühzeitig in die
Stoppstellung bewegt wird, ist die ölmenge, die durch das Sicherheitsventil 6 fließen muß, zu groß. In diesen
Fällen öffnet ein weiteres Sicherheitsventil bei einem Druck, der etwas höher als der maximale Öffnungsdruck
des Sicherheitsventile1; fi ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:25r\ η r\
UZ»Hydraulische Anordnung zur Betätigung einer Winde, weiche einen Hydraulikmotor zur Betätigung der Winde, eine Pumpe, die Drucköl zur Betätigung des Hydrauükmotors liefert, ein Steuerventil zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Hydraulikmotors, ein erstes Drosselventil, welches in Reihe mit der Pumpe geschaltet ist, und ein zweites Drosselventil aufweist, welches parallel mit dem Hydraulikmotor geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zwei oder mehr hydraulische Motoren (2a, 26JaUfWeISt, welche parallel mit Durchströmung beider Wege geschaltet sind und welche in Antriebsverbindung mit derselben Windenwelle stehen, wobei die hydraulischen Motore (2a, 2b) als mehrstufige Motore ausgebildet sind und die Anordnung eine oder mehrere Pumpen (la, Xb) umfaßt, we «ehe eine konstante Kapazität aufweisen.
Applications Claiming Priority (1)
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