DE2726246C3 - Hydraulikanlage für den Hubantrieb eines Hubladers - Google Patents
Hydraulikanlage für den Hubantrieb eines HubladersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage für den Hubantrieb eines Hubladers, mit einer von einem Motor
angetriebenen Druckmittelpumpe, die aus einem Druckmitteltank über ein Steuerventil das Hubzylinderaggregat
speist, das unter der Einwirkung sines Druckspeichers
von solcher Vorspannung steht, daß diese den Hauptteil der Totlast ausgleicht
Solche Anlagen sind aus der DE-AS 22 26 632 und den bekanntgemachten Unterlagen aus der DE-AN St
7580, 23.12.1954, bekannt, wobei Abweichungen hinsichtlich
des Anteils der Last bestehen.
ίο Bei der bekannten Ausführung nach DE-AS 22 26 632
ist nur ein Hubzylinderaggregat vorhanden. Der Druckspeicher dient bei der Absenkung des Hubwerks
zur Rückwinnung eines Teiles der Energie bei der Senkbewegung. Dabei sollen zwar mindestens 10% der
beim Ausfahren des Hubwerkes unter Nennlast zu leistenden Arbeit bei eingefahrenem Hubwerk in dem
Druckmitteltank gespeichert werden, aber die Kompensation der sogenannten Totlast wird nicht eindeutig
erreicht Bei der bekannten Hydraulikanlage ist auch berücksichtigt, daß für eine Senkbewegung eine
Pumpeneinschaltung notwendig sein kann. Die Hydraulikanlage selbst ist deshalb aufwendig und kompliziert,
weil einbezogen wird, daß zunächst jeweils der Druckspeicher angeschlossen wird und dann, wenn die
Hubbewegung damit nicht anläuft oder eine zu geringe Hubgeschwindigkeit entsteht auch beim Heben zusätzlich
die Druckmittelpumpe eingeschaltet und angetrieben wird.
Nach den Unterlagen der DE-AN St 7580 — 23.12.1954, ist eine Anlage vorgesehen, mit deren Hilfe das Eigengewicht der beweglichen Glieder soweit ausgeglichen wird, daß der verbleibende Rest zur Abwärtsbewegung des Lastträgers in leerem Zustand ausreicht. Dabei besitzt die Hydraulikanlage mit der Druckmittelpumpe einen Druckspeicher, der dem gesamten Druckmittel in der Anlage eine so hohe Vorspannung erteilt, daß dadurch der größte Teil der Totlast, beispielsweise 75% derselben, aufgehoben wird. Hierbei wird aber der gesamte Druckmittelkreislauf der Anlage immer durch den Druck des Druckspeichers vorgespannt. Die sich dadurch ergebende Dauerbelastung der auch zum Hubkreislauf der Hydraulikanlage gehörenden Teile, wie Dichtungen, Steuergeräte und dergleichen, führt zu Verschleißerscheinungen und beeinträchtigt die Funktionsfähigkeit über längere Zeiten, d. h. es wird vermehrte Kontrolle und Wartung notwendig.
Nach den Unterlagen der DE-AN St 7580 — 23.12.1954, ist eine Anlage vorgesehen, mit deren Hilfe das Eigengewicht der beweglichen Glieder soweit ausgeglichen wird, daß der verbleibende Rest zur Abwärtsbewegung des Lastträgers in leerem Zustand ausreicht. Dabei besitzt die Hydraulikanlage mit der Druckmittelpumpe einen Druckspeicher, der dem gesamten Druckmittel in der Anlage eine so hohe Vorspannung erteilt, daß dadurch der größte Teil der Totlast, beispielsweise 75% derselben, aufgehoben wird. Hierbei wird aber der gesamte Druckmittelkreislauf der Anlage immer durch den Druck des Druckspeichers vorgespannt. Die sich dadurch ergebende Dauerbelastung der auch zum Hubkreislauf der Hydraulikanlage gehörenden Teile, wie Dichtungen, Steuergeräte und dergleichen, führt zu Verschleißerscheinungen und beeinträchtigt die Funktionsfähigkeit über längere Zeiten, d. h. es wird vermehrte Kontrolle und Wartung notwendig.
Auch die DE-AS 10 06 732 zeigt eine Hydraulikanlage
mit einem Druckmittelspeicher, der mit dem Hubzylinderaggregat durch eine Steuerung verbunden ist. Bei
dieser bekannten Ausführung liegen aber der Hauptgesichtspunkt im Anschluß des Druckspeichers an einen
Anlasser für den Motor; insbesondere auch in der Möglichkeit der Einspeisung in den Fahrantrieb. Diese
bekannte Anlage besitzt zwei Pumpen, von denen eine unmittelbar den Druckspeicher speist und über die
Steuerung auch mit dem Hubzylinderaggregat verbindbar ist, während die andere im Anlasserbereich des
Fahrzeugs mit dem Speicher verbunden ist, um den Anlaßvorgang zu fördern. Dabei wird diese Pumpe als
hydraulischer Motor verwendet und sie kann zugleich zum Anlassen des Motors ausgenutzt werden. Hierbei
wird das in den Druckspeicher durch den Motor geförderte Druckmittel zur Einleitung eines folgenden
Bfiriebsvorgangs ausgenutzt.
Line Hydraulikanlage nach der DE-OS 23 27 577 besitzt zwar für einen Hublader mit Hubzylinderaggregat,
Druckmittelpumpe und Steuerventil auch einen
Druckspeicher. Dieser Druckspeicher ist aber über ein Rückschlagventil in seiner Wirkungsrichtung vom
Hubzylinderaggregat abgesperrt und im Bremskreis angeordnet, dem an sich eine zweite Pumpe zugeordnet
ist. Wenn dieser ausfällt, dann soll über die Pumpe für
das Hubzylinderaggregat auch der Druckspeicher betriebsbereits gehalten werden, um sicherzustellen,
daß die Bremse wirksam bleibt
Das hat den Nachteil, daß der Druckspeicher immer direkt an den Druckmittelkreis für das Hubzylinderaggregat
angescnlossen wird, so daß dieser selbst als Gewichtsspeicher wirkt und im Hubzylinderaggregat
die betriebsweise geforderten Einflüsse auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikanlage der eingangs angegebenen Art mit
Ausgleich des Haupttteils der Totlast dahingehend zu verbessern, daß die Belastung der Druckmittelpumpe
nicht von dem Hauptteil der Totlast beeinflußt wird, sondern diese unabhängig vom Betrieb der Pruckmittelpumpe
ausgleichbar ist
Diese Aufgabe wird in einer Ausführungsform dadurch gelöst, daß das Hubzylinderaggregat aus zwei
parallel und mit gleichem Hubweg arbeitenden Hubzylindern mit voneinander drucktechnisch getrennten
Räumen besteht, von denen der eine mit seinem Druckmittelkreis mit Steuerventil dem willkürlichen
Heben dient, während der andere mit dem ständig wirksamen Druckspeicher dem Totlastausgleich dient
und als völlig abgeschlossener, mit einem kompressiblen Energiespeichermedium gefüllter Teleskopzylinderraum
ausgebildet ist. Die Anordnung zweier Hubzylinder mit drucktechnisch getrennten Räumen bildet unter
der Aufgabenstellung einen neuen und überraschenden Gesichtspunkt, wobei insbesondere bei völlig abgeschlossenem
und mit einem kompressiblen Energiespeichermedium gefülltem Teleskopzylinderraum eine
weitestgehend wartungsfreie, platzsparende Anlage erreicht wird.
Unter obigem Gesichtpunkt sieht eine andere Lösung mit zwei parallel und mit gleichem Hubweg arbeitenden
Hubzylindern mit voneinander drucktechnisch getrennten Räumen, von denen der eine mit seinem
Druckmittelkreis mit Steuerventil dem willkürlichen Heben dient, während der andere mit dem ständig
wirksamen Druckspeicher dem Totlastausgleich dient und als mit Druckmittel gefüllter Teleskopzylinderraum
ausgebildet ist, vor, daß letzterer über einen eigenen Druckmittelkreis an den außerhalb angeordneten
Druckspeicher in Form eines Druckmittelspeichers angeschlossen ist. Auch hierdurch wird die Aufgabe
gelöst, wobei ein großer Spielraum unter Zugrundelegung zweier getrennter Zylinderräume vorhanden ist.
Dadurch ist ein kompressibles Energiespeichermedium verwendbar.
Bei dieser Lösung ist eine Federung des Lastaufnahmemittels und eines beweglichen Teiles des Hubmastes
nicht möglich, aber der Ausgleich wird in definierter Weise erreicht Vor allem ist es möglich, den Ausgleich
unabhängig von dem Druckmittelkreis mit der Druckmittelpumpe vorzunehmen und damit auch unabhängig
von dem Steuerventil, das also von der zusätzlichen Belastung befreit ist.
Bevorzugt wird in beiden Ausführungsformen, daß ein Hubzylinder als Tauchkolben ausgeführt ist, der den
Teleskopzylinderraum für das kompressible Energiespeichermedium bildet, dessen zugeordneter Kolben
mit dem Boden eines hydraulischen Hubzylinders fest verbunden ist. Dadurch ergibt sich im Zusammenhang
mit der beschriebenen Lösung ein kompakt ausgeführtes Zylinderaggregat wobei der Druckspeicher vollständig
auf dieses Hubzylinderaggregat beschränkt sein kann.
Wenn auch eine hohle Kolbenstange in anderem Zusammenhang mit anderen Anlagen bekannt ist, liegt
eine zweckmäßige Ausgestaltung darin, daß diese hohle Kolbenstange mit dem Druckspeicher für ein kompressibles
Energiespeichermedium verbunden ist
ίο Einbezogen wird dabei, daß ein Teleskopzylinderraum
für das kompressible Energiespeichermedium bei eingefahrenem Hubgerüst im wesentlichen das Volumen
Null aufweist Dadurch kann das Hubzylinderaggregat besonders klein gehalten und für das Erreichen
großer Höhen günstig ausgelegt werden. Es wird einbezogen, daß als kompressibles Energiespeichermedium
inertes Gas, z. B. Stickstoff, vorgesehen ist
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen beschriebenen, die schematisch
und im Schnitt in der Zeichnung dargestellt sind.
In der Zeichnung zeigt
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Hydraulikanlage mit einem Hubzylinderaggregat und einem Steuerkreis mit Ventil, Druckmittelpumpe
und Druckmitteltank,
F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung mit einer zusätzlichen Ausgestaltung einer Hydraulikanlage
mit Druckspeicher.
In beiden Ausführungsformen ist ein Hubzylinderaggregat 1 dargestellt, das einen äußeren Hubzylinder 2
und einen als Tauchkolben ausgeführten Hubzylinder 3 besitzt, dessen Kolbenabschnitt 4 mittels der Dichtung 5
in dem Hubzylinder 2 geführt ist Der Tauchkolben entsprechend dem Hubzylinder 3 ist innen hohl und
bildet einen Teleskopzylinderraum 6. Der Tauchkolben ist in der oberen Wand 7 des Hubzylinders 2 geführt.
Der Hubzylinder 2 ist an der Basis eines nicht dargestellten Hubgerüstes angeord; ic - Fin ausfahrbarer
Teil 8 desselben, entweder ein Telesivopgerüstteil oder
auch der Lastschlitten, ist am oberen Ende des als Tauchkolben ausgeführten Hubzylinders 3 abgestützt.
Auf dem Boden 10 des Hubzylinders 2 ist eine Kolbenstange 11 für einen Kolben 12 abgesützt, der
feststehend im Raum des Hubzylinders 2 angeordnet ist und den Teleskopzylinderraum 6 des als Tauchkolben
ausgeführten Hubzylinders 3 nach unten begrenzt. Der Kolben 12 weist eine Dichtung 13 zur Innenwand des
Tauchkolbens auf.
In den Zylinderraum 14 des Hubzylinders 2 unterhalb des Kolbenabschnitts 4 des als Tauchkolben ausgeführten
Hubzylinders 3 mündet eine Leitung 15 für Druckmittel, insbesondere Drucköl. In dieser Leitung ist
eine Senkdrossel 16 mit einem ein Rückschlagventil aufweisenden By-Pass für eine Hubbewegung angeordnet
Die Leitung führt zu einem Steuerventil 17, das beispielsweise drei Steuerabschnitte »Sperren«, »Heben«
und »Senken« und ferner einen Schalter 18 aufweist, zur Einschaltung eines Antriebskreises 19 für
den Motor 20 einer Druckmittelpumpe 21. Die Druckseite der Druckmittelpumpe steht über eine
Leitung 22 mit dem Steuerventil 17 und die Saugseite über eine Leitung 23 mit einem Druckmitteltank 24 in
Verbindung. In diesen mündet auch ein Abschnitt 25 aus der Leitung 22. In diesem Abschnitt ist ein voreinstellbares
Überdruckventil 26 angeordnet.
Von dem Steuerventil 17 führt ferner eine Rücklaufleitung 27 in den Druckmitteltank 24. Diese Anordnung
ist beiden Vorrichtungen gemeinsam.
Nach F i g. i ist der abgedichtete Teleskopzylinder-
Nach F i g. i ist der abgedichtete Teleskopzylinder-
raum 6 im als Tauchkolben ausgeführten Hubzylinder 3 mit einem inerten Gas, z. B. Stickstoff, als Kompensationsmedium
für das Totgewicht gefüllt. Bei dieser Ausführungsform ist die Länge des Tauchkolbens, und
zwar seines Zylinderraumes, größer als der Abstand vom Boden 10 His zur Oberseite des Kolbens 12. Der
Totraum im Teleskopzylinderraum 6 bei eingefahrenem Tauchkolben ist so bemessen, daß der Druck des Gases
um einige Prozent unter dem Proportionaldruck zum Totgewicht des Hubaggregats des Hubladers liegt,
worunter das Eigengewicht der verfahrbaren Hubgerüstteile,
des ausfahrbaren Teils des Hubzylinderaggregats, eines Lastschlittens und eines Lastaufnahmemittels
verstanden wird. Der Differenzdruck zwischen Proportionaldruck zum Totgewicht und effektivem Gasdruck
in eingefahrenem Zustand des Hubzylinderaggregats wird so gewählt, daß die Führungs- und Reibungsverluste
der Hubzylinder- bzw. Kolbenführungen und Dichtungen berücksichtigt sind, so daß gewährleistet ist,
daß bei Einstellung des Steuerventils 17 in die Senkstellung das Hubzylinderaggregat in die niedrigste
Senkstellung verfährt. Gemäß Ausbildung nach F i g. 1 kann bei räumlich günstiger Ausführung etwa ein
Dekompressionsverhältnis von 1 :2 erreicht werden, womit nur ein Teil des Totgewichtes ausgeglichen
werden kann.
In einer anderen Ausgestaltung ist daher nach F i g. 2 die Kolbenstange 11 hohl, d.h. rohrförmig, ausgebildet
und die Bohrung 28 über eine Leitung 29 mit einem Druckmittelspeicher 30 als Speicherraum verbunden.
Dieser Druckmittelspeicher 30 hat ein Volumen, das ein Mehrfaches des veränderlichen Teleskopzylinderraums
6 im Tauchkolben 3 über dem Kolben 12 beträgt. Dadurch kann ein besserer Gewichtsausgleich erreicht
und gleichzeitig ein wesentlicher Energieverbrauch in verbesserter Weise vermieden werden.
Der Druckmittelspeicher 30 ist mit einem Füllventil 31 versehen.
Durch die beschriebene Ausführung können nicht nur kleinere Antriebsmotoren für die Druckmittelpumpe 21
verwendet werden, sondern die Kompensation des Totgewichtes wird gegenüber den bekannten Ausführungen
dadurch wesentlich vereinfacht, daß der Druckmittelspeicher 30 einfacher ausgeführt werden
kann, wenn er überhaupt vorgesehen wird, und daß keine Steuermittel für das Kompensationsmedium
notwendig sind. Die Pumpe braucht lediglich für eine Hubbewegung zur Überwindung einer verhältnismäßig
niedrigen Lastdifferenz eingesetzt zu werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Hydraulikanlage für den Hubantrieb eines Hubladers, mit einer von einem Motor angetriebenen
Drückmittelpumpe, die aus einem Druckmitteltank über ein Steuerventil das Hubzylinderaggregat
speist, das unter der Einwirkung eines Druckspeichers von solcher Vorspannung steht, daß diese den
Hauptteil der Totlast ausgleicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubzylinderaggregat
(1) aus zwei parallel und mit gleichem Hubweg arbeitenden Hubzylindern (2, 3) mit voneinander
drucktechnisch getrennten Räumen (14, 6) besteht, von denen der eine (14) mit seinem Druckmittelkreis
(15, 22) mit Steuerventil (17) dem willkürlichen Heben dient während der andere (6) mit dem
ständig wirksamen Druckspeicher dem Totlastausgleich dient und als völlig abgeschlossener, mit
einem kompressiblen Energiespeichermedium gefüllter Teleskopzylinderraum (6) ausgebildet ist.
2. Hydraulikanlage für den Hubantrieb eines Hubladers, mit einer von einem Motor angetriebenen
Druckmittelpumpe, die aus einem Druckmitteltank über ein Steuerventil das Hubzylinderaggregat
speist, das unter der Einwirkung eines Druckspeichers von solcher Vorspannung steht, daß diese den
Hauptteil der Totlast ausgleicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubzylinderaggregat (1) aus zwei
parallel und mit gleichem Hubweg arbeitenden Hubzylindern (2,3) mit voneinander drucktechnisch
getrennten Räumen (14, 6) besteht, von denen der eine (14) mit seinem Druckmittelkreis (15, 22) mit
Steuerventil (17) dem willkürlichen Heben dient, während der andere (6) mit dem ständig wirksamen
Druckspeicher dem Totlastausgleich dient und als mit Druckmittel gefüllter Teleskopzylinderraum
ausgebildet ist, der über einen eigenen Druckmittelkreis (28, 29) an den außerhalb angeordneten
Druckspeicher in Form eines Druckmitteispeichers (30) angeschlossen ist.
3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubzylinder (3) als
Tauchkolben ausgeführt ist, der den Teleskopzylinderraum (6, 6') für das kompressible Energiespeichermedium
bildet, dessen zugeordneter Kolben (12) mit dem Boden (10) eines hydraulischen Hubzylinders (2) fest verbunden ist.
4. Anlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange (11) des
Kolbens (12) hohl ausgeführt und mit dem Druckmittelspeicher (30) für das kompressible
Energiespeichermedium verbunden ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskopzylinderraum
(6) für das kompressible Energiespeichermedium bei eingefahrenem Hubgerät im wesentlichen
das Volumen Null aufweist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als kompressibles
Energiespeichermedium inertes Gas, z. B. Stickstoff, vorgesehen ist.
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