DE3003257A1

DE3003257A1 - Einrichtung zur kompensation von lageaenderungen o.dgl.

Info

Publication number: DE3003257A1
Application number: DE19803003257
Authority: DE
Inventors: Hans Kristian Holmen
Original assignee: TELE PLAN AS
Current assignee: TELE PLAN AS
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1980-08-14
Also published as: GB2043019B; US4373332A; NL8000582A; GB2043019A

Description

Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen o. dgl.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen, mit einem Hydromotor und zwei hydropneumatischen Druckbehältern, wobei der Antrieb des. Hydromotors auf Grund der Differenz der Drücke in den beiden Druckbehältern erfolgt.

Einrichtungen der in Rede stehenden Art dienen der Kompensation von Lageänderungen, beispielsweise bei Kränen, bei Verankerungsvorrichtungen usw., insbesondere wenn diese Vorrichtungen schwimmfähig sind und beispiels-

TO weise vor der Küste eines Staates eingesetzt werden sollen. Von Wellen o. dgl. hervorgerufene Bewegungen der Basis derartiger Vorrichtungen müssen kompensiert werden, um eindeutige Bewegungen einer Last, eines Ankers o. dgl. zu ermöglichen. Soll beispielsweise eine schwere Last mit Hilfe eines Schwimmkranes auf einem Schiff oder einer Kaimauer abgesetzt werden, so können unerwartete, durch Wellen hervorgerufene Bewegungen der Basis des Schwimmkranes; leicht zu Beschädigungen der. Abstellfläche, auf der die Last abgestellt werden soll, oder auch der Last selbst führen. Ähnliche Probleme treten bei Ölbohrungen von einer schwimmenden Plattform aus auf, wo •die Bewegungen der Plattform selbst kompensiert werden müssen. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht auf die Anwendung auf See beschränkt, sondern ist über-■ all dort anzuwenden, wo ungewollte Bewegungen einer Basis während eines .Bewegungsvorganges großer Massen auftreten können. "

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Bei der bekannten Einrichtung, von der die Erfindung ausgeht (vgl. GB-PS 1 339 131), ist ein Steuerungssystem vorgesehen, das den Hydromotor so steuert, daß eine dynamische Konpensation von Lageänderungen erfolgt. Die Steuerung des Hydromotors erfolgt bei dieser bekannten Einrichtung durch die Drückdifferenz zwischen zwei Druckbehältern. Der Hydromotor wird durch ein Regelsystem derart geregelt, daß eine dynamische Kompensation erfolgt. Diese Art der Steuerung des Hydromotors ist vergleichsweise aufwendig, insbesondere da Druckbehälter hoher Kapazität, Kompressoren und komplizierte Ventilsystem benötigt werden.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die .Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen anzugeben, bei mit technisch und wirtschaftlich wesentlich geringerem Aufwand als bei der bekannten'Einrichtung, von der die Erfindung ausgeht, eine mindestens gleich gute oder bessere Kompensation von Lageänderungen verwirklicht werden kann.

In einer ersten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor zur Aufnahme von statischen Belastungen bzw. für eine statische Kompensation mit einstellbarem Arbeitsvolumen ausgebildet ist, daß ein für eine dynamische Kompensation steuerbarer Hilfshydromotor mit einer zugeordneten Hydropumpe vorgesehen ist, daß eine Kontrolleinheit zur Steuerung des Hydromotors und des Hilfshydromotors nach Maßgabe von Eingangssignalen vorgesehen ist, und daß der Hydromotor und der Hilfshydromotor rotatorisch mit einer bewegbaren Vorrichtung gekoppelt sind.

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Hydromotoren mit einstellbarem Arbeitsvolumen sind auf dem Sektor der Hydraulik bekannt. Derartige Hydromotoren ■ haben ein Steuerungsteil, das im allgemeinen eine kontinuierliche Einstellung der Ausgangsleistung oder des Ausgangsdrehmomentes in beiden Drehrichtungen ermöglicht. Verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung mit Hydromotoren mit einstellbarem Arbeitsvolumen ergeben sich aus den Patentansprüchen 2, 3 und Die weiteren Patentansprüche 5 bis 10 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen.

In einer zweiten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung, bei der die eingangs genannte Aufgabe gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hydropumpe mit regulierbarer Ausgangsleistung vorgesehen

ist, die eine dynamische Kompensation durch Betätigung eines hydromechanisehen Wandlers bewirkt, welcher ein bewegbares Element des bewegungskompensierten Systems bewegt, daß die Welle des Hydromotors direkt auf mechanische Art oder indirekt auf hydromechanische Art mit dem bewegbaren Element gekoppelt ist und daß eine Kontrolleinheit vorgesehen ist, die als Antwort auf Eingangssignale die Hydropumpe und den Hydromotor steuert, wobei die Verdrangungsleistung des Hydromotors stufen-•25 . weise und/oder kontinuierlich veränderbar ist.

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Ausgestaltungen der zuvor erläuterten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kompensation von Lageäriderungen haben die Patentansprüche 12 bis 22 zum Inhalt.

Der wesentlichste Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen in ihren · • beiden zuvor erläuterten Aüsführungsformen liegt darin, daß die Steuerung des Hydromotors nicht mehr über die Steuerung der Drücke in den beiden Druckbehältern " erfolgt, sondern nunmehr über die Steuerung des Arbeitsvolumens des Hydromotors . Dabei wird je nach Ausgestaltung ein mehr oder weniger großer Teil der dynamischen Kompensation einem Hilfshydromotor bzw. einer zweiten Hydropumpe zugeordnet. Dadurch wird die erfindungsgemäße Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen technisch und damit wirtschaftlich einfach, wobei gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit gegenüber der bekannten Einrichtung, von der die Erfindung ausgeht, stark erhöht wird.

Hinsichtlich der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen ist noch hervorzuheben, daß bei dieser Ausführungsform mechanische Komponenten weitgehend eliminiert worden sind. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform die Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen weitgehend unabhängig von dem eigentlichen Antrieb für das Tragseil o. dgl., so daß dieser

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eigentliche Antrieb auch bei einem Ausfall der Einrichtung, zur Kompensation von Lageänderungen noch funktions-•fähig bleibt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß sie auch bei wechselnden Kraft-Wirkungsrichtungen angewandt werden kann. Ein praktisches Beispiel für eine Anwendung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen ist die Kompensation von Lageänderungen einer Hubschrauberplattform auf einem Schiff o. dgl.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsformen darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Einrichtung und

Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Figur 1 zeigt zunächst eine Trommel 10 einer Seilwinde, an der über ein Tragseil 1-9 eine Last 18 angehängt ist. Das Tragseil 19 ist teilweise auf die Trommel 10 der Seilwinden aufgewickelt. Über eine Welle 6 und ggf. ein Übersetzungsgetriebe ist die Trommel 10 drehfest mit einem Hilfshydromotor 1 verbunden. Dem Hilfshydrömotor 1 zugeordnet ist eine Hydropumpe 3, die von einem Antriebsmotor 13 her angetrieben, wird. Der Hilfshydromotor 1 mit den zugehörigen Einrichtungen kann vergleichsweise klein dimensioniert sein, da er nur einen geringen Anteil an der dynamischen Kompensation, die mit der gezeigten Einrichtung erreichbar sein soll, hat.

Die Trommel 10 ist im übrigen auf ihrer anderen Seite über eine Welle 20 mit einem weiteren und stärkeren Hydromotor 2 verbunden, auch dies ggf. wieder über ein Getriebe.

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Der Hydromotor 2 ist so dimensioniert, daß von ihm die gesamte statische Belastung der Trommel 10, wie sie von einer angehängten Last 18 ausgeübt wird, aufgenommen werden kann. Wie aus der folgenden Erläuterung deutlich werden wird, hat der Hydromotor 2 jedoch auch eine erhebliche Bedeutung für die dynamische Kompensation von Lageänderungen. Diese Bedeutung gewinnt der Hydromotor 2 dadurch, daß sein Arbeitsvolumen einstellbar ist. Selbstverständlich kann anstelle, eines einzigen Hydromotors 2 mit einstellbarem Arbeitsvolumen auch eine Mehrzahl einzelner . Hydromotoren mit festem Arbeitsvolumen vorgesehen sein, die dann einzeln so zugeschaltet werden können,, daß eine stufenweise Einstellung des gesamten wirksamen Arbeitsvolumens erzielt werden kann.

Der Hydromotor 2 wird durch die Druckdifferenz zwischen zwei Druckbehältern 4,5 angetrieben. Da der Motor 2 normalerweise eine Schwingbewegung ausführt, arbeitet er abwechselnd als Motor und als Pumpe. Die Druckbehälter 4,5 werden als hydropneumatische Druckbehälter bezeichnet, da sie teilweise mit einer Hydraulikflüssigkeit und teilweise mit einem Gas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt sind. Aus der Zeichnung ergibt sich, daß der Druckbehälter 4 als Hochdruckbehälter und der Druckbehälter 5 als Niederdruckbehälter dient. Der Druck im Druckbehälter · 5 kann beispielsweise dem normalen Druck entsprechen, der benötigt wird, wenn der Hydromotor 2 als Hydropumpe arbeitet. Beide Druckbehälter 4,5 weisen Füllstandsindikatoren 4a, 5a auf, die an eine Füllstandskontrolleinheit 23 angeschlossen sind. Die Füllstandskontrolleinheit 23 dient dazu, ein Steuerelement 24a einer Nachfüllpumpe 24 zu beeinflussen. Die Nachfüllpumpe 24 wird von einem Antriebsmotor 25 her angetrieben. Die Füllstandskontrolleinheit 23 gewährleistet in -Verbindung mit der Nachfüllpumpe 24 einen dauernd etwa konstanten Stand der Hydraulikflüssigkeit in den Druckbehältern 4 und 5. Ungewollte

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Verluste von Hydraulikflüssigkeit können natürlich in bekannter Weise durch Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit von außen ausgeglichen werden.

In entsprechender Weise,wie das zuvor in Bezug auf die Hydraulikflüssigkeit erläutert worden ist, muß selbstverständlich auch die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckbehältern 4, 5 hinsichtlich der Gasvolumina aufrechterhalten werden. Dieser Aufgabe dient ein Kompressor 21, der über ein Rückschlagventil 22 Gas vom Druckbehälter 5 zum Druckbehälter 4 pumpt. Nötigenfalls müssen Gasverluste aus dem System dadurch ausgeglichen werden, daß ein Gasnachfülltank 29 über ein Ventil mit einem Anschlußpunkt zwischen dem Kompressor 21 und dem Druckbehälter 5 verbunden wird.

Betrachtet man die Druckverhältnisse in den Druckbehältern 4 und 5/ so fällt auf, daß keine Einrichtungen zur betriebsmäßigen Regelung der Drücke in den Druckbehältern 4, 5 vorgesehen sind. Dagegen ist es in erster Linie das Steuerungsteil 2a am Hydromotor 2, über das die Ausgangs-. leistung oder das Ausgangsdrehmoment des Hydromotors 2 gesteuert wird. Das Drehmomentmaximum wird dabei durch den maximalen Steuerungswinkel des Steuerungsteiles 2a einerseits und die' Druckdifferenz zwischen den Druckbehältern ,4 und 5 andererseits bestimmt. Wesentlich ist, daß bei der gezeigten Einrichtung komplizierte und teure Steuerungseinrichtungen zur Druckveränderung in den Druckbehältern 4 und 5 nicht notwendig sind.

Neben dem Hydromotor 2 und dem Hilfshydromotor 1 und den diesen zugehörigen Einrichtungen ist in der gezeigten Einrichtung noch ein weiteres Teil von wesentlicher Bedeutung, nämlich eine Kontrolleinheit S1. Die Kontrolleinheit Si gibt nach Maßgabe verschiedener Eingangssignale

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Ausgangssignale an den Hydromotor 2 und den Hilfshydromotor 1 ab. Eines der wesentlichen Eingangssignale für die Kontrolleinheit S1 wird einem Stellungsgeber 16 auf der Welle 6 zwischen der Trommel 10 und dem Hilfshydromotor 1 gewonnen. Dieses Eingangssignal wird einem Steuerungskreis 7a/7b zugeführt, ebenso wie eine Anzahl weiterer Eingangssignale an Eingängen 17 des Steuerungskreises 7a/7b. Diese Eingangssignale können beispielsweise für Sollwerte einer Hubgeschwindigkeit oder Senkgeschwindigkeit für die Last 18 stehen, von einem Beschleunigungsmeßgerät an der Spitze eines Kran-' armes stammen usw.

Der Teil 7b des Steuerungskreises 7a/7b hat in erster Linie mit der Steuerung des Hilfshydromotors 1 zur dynamischen Kompensation zu tun. Die Ausgangssignale dieses Teiles 7b- werden über eine Verbindung 28 an ein Steuerungsteil-3a der Hydropumpe 3 des Hilfshydromotors 1 übermittelt. Der Teil 7a des Steuerungskreises 7a/7b dient der Steuerung des Hydromotors 2, und zwar vermittels des Steuerungsteiles 2a am Hydromotor 2. Die Übermittlung der Ausgangssignale erfolgt hier über die Verbindung Die bedeutsamsten Eingangssignale für die Kontrolleinheit S1 werden von der Druckdifferenz am Hilfshydromotor 1 abgeleitet, d.h. der Druckdifferenz zwischen einem Einlaß 14 und einem Auslaß 15 des Hilfshydromotors 1. Die Funktionsweise eines Steuerungskreises, wie des Steuerungskreises 7a/7b, ist bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.

Parallel bzw. zusätzlich zu dem Teil 7a des Steuerungskreises 7a/7b ist in der Kontrolleinheit S1 noch ein Steuerungskreis vorgesehen, der eine Vergleicherstufe 8, eine nachgeschaltete Summationsstufe 9 und einen Endverstärker 11 aufweist. Die Ausgangssignale des End-

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Verstärkers. 11 werden über eine Verbindung 31 an das
.Steuerungsteil 2a des Hydromotors 2 übermittelt. In der Ver'gleicherstufe 8 werden die Drücke am Einlaß 14 und
Auslaß 15 des Hilfshydromotors 1 vergleichen. Das Steuerungsteil 2a des Hydromotors 2 wird dabei im wesentlichen so beeinflußt,, daß die Druckdifferenz zwischen dem Einlaß
14 und dem Auslaß 15 des Hilfshydromotors 1 annähernd Null ist. Die Summationsstufe 9 ist Teil einer Rückkopplungsschleife vom Steuerungsteil 2a über die Verbindung 12.
Derartige Rückkopplungsschleifen sind bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

Mit der zuvor beschriebenen Anordnung wird erreicht, daß der Hydromotor 2 zu einem wesentlichen Teil auch zur dynamischen Kompensation von Lageänderungen dient. Dadurch können der Hilfshydromotor 1 und die zugeordneten Einheiten kleinldimensioniert werden, d.h. klein im Verhältnis zu
den maximalen Belastungen bzw. Störungskräften, denen
das gesamte System ausgesetzt ist.

Werden nicht so hohe Anforderungen an eine exakte Kompensation von· Lageränderungen.gestellt, so kann der Hilfshydromotor 1 mit zugeordneten Einheiten vollständig weggelassen werden, so daß der Hydromotor 2 sämtliche Funktionen des Hilfshydromotors 1 miterfüllt. In diesem Fall .' kann auch die Vergleicherstufe 8 wegfallen. In diesem Fall wirkt das AusgangsSignal auf.der Verbindung 28 zusammen · mit dem Ausgangssignal auf der Verbindung 27. .

Insgesamt gibt.in der erläuterten Einrichtung der Hydro-. motor 2 ein unterschiedliches Drehmoment in Abhängigkeit von den das Steuerungsteil 2a steuernden Signalen ab, so daß der Hilfshydromotor 1 mit zugeordneten Einheiten zu einem wesentlichen Teil von den Belastungen durch die dynamische .Kompensation befreit ist. Dies kann sogar zum vollständigen

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Wegfall des Hilfshydromotors 1 und der zugeordneten Einheiten führen. In der erläuterten Einrichtung übt der Hydromotor 2 stets eine konstante Kraft' aus. Dies stellt eine vorteilhafte grundsätzliche Lösung mit einfachen und billigen Mitteln dar. Anders ausgedrückt stellt ein wie dargelegt gesteuerter Hydromotor 2 eine Federungseinrichtung mit einer Federkonstante Null dar, wobei in den Fällen, in denen auf den Hilfshydromotor 1 verzichtet wird, die Federkonstante um den Wert Null herum variiert werden muß, um die für die Kompensation notwendigen Kräfte auftreten zu lassen. Die erläuterte Einrichtung hat also über die zuvor erläuterte Anwendung hinaus eine Vielzahl von weiteren Anwendungsmöglichkeiten,

In Bezug auf die Kontrolleinheit S1 der zuvor erläuterten Einrichtung ist noch darauf hinzuweisen, daß diese in einer dem Steuerungstechniker bekannten Weise ohne weiteres auch nach gewissen Vorgaben eingestellt, werden kann.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel hat unter anderem die Vorteile, daß mechanische übertragungskomponenten, die zu Schwierigkeiten führen könnten, nicht vorhanden sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, • daß die Einrichtung prinzipiell unabhängig von der Hauptmaschine in Hebeleinrichtungen, Kranen usw. ist, so daß diese imstande sind, ihre normale Funktion auch dann auszuüben, wenn die Kompensationseinrichtung aus irgendeinem Grunde nicht arbeitsfähig ist. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß bei dem zweiten Ausführungsbeispiel große rotierende Massen vermieden werden, die beispielsweise in Trommelwinden großer Krane und Aufzüge

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vorhanden sein können. Die Einrichtung kann leicht an solche Belastungssituationen angepaßt werden, bei denen die Kraft eine wechselnde Richtung hat. Insbesondere braucht die Last nicht notwendigerweise an einem flexiblen Element, wie einem Draht o. dgl. zu hängen. Ein praktisches Anwendungsbeispiel hierfür ist die Kompensation einer Hubschrauberplattform auf Schiffen oder anderen schwimmfähigen Einrichtungen.

In Figur 2 ist eine zweite Aus'führungsf orm einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, wobei Teile, die mit Teilen der in Figur 1 dargestellten Einrichtung identisch sind,mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1, allerdings um jeweils 100 erhöht, versehen sind.

Figur 2 zeigt oben links eine Trommel 110 einer Seilwinde, an der an einem Tragseil 119 eine Last 118 hängt. Das Tragseil 119 ist teilweise um die Trommel 110 der Seilwinde geschlungen. Das Tragseil 119 läuft über Umlenkrollen 119a, 119b, 119c und 119d, wobei die Umlenkrolle 119d verstellbar ist. Es sei angenommen, daß die 20- Trommel 110 Teil des Hauptantriebes eines großen Kranes, Aufzuges ο. dgl. ist, was einer weiteren Erläuterung hier nicht bedarf.

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Die in Figur 2 dargestellte Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen weist im wesentlichen zwei Bereiche auf, von denen der eine in erster Linie für die. dynamische Kompensation und der andere in erster 5- Linie für die statische Kompensation ausgelegt ist. Für die im wesentlichen dynamische Kompensation ist eine Hydropumpe 103 vorgesehen, die von einem Antriebsmotor 113 her angetrieben wird und Auslässe 1O6a bzw. 106b aufweist, die mit den einander gegenüberliegenden Enden eines Zylinders 141 verbunden sind. In den Zylinder 141 läuft ein Kolben .139 mit einer durchlaufenden Kolbenstange 140 - 140'. An ihrem einen Ende 140 . ist die Kolbenstange 140 - 140' mechanisch mit der verstellbaren Umlenkrolle 119d verbunden. Die Hydropumpe 103 und die zugeordneten Einheiten können vergleichsweise klein dimensioniert sein, da sie nur einen relativ geringen Anteil an der dynamischen Kompensation leisten müssen.

In dem anderen, für die statische Kompensation vorgesehenen Bereich ist ein sehr starker Hydromotor 102 vorgesehen, der so ausgelegt ist, daß er die gesamte statische-Belastung, die von einer angehängten Last 118 erzeugt wird, aufzunehmen vermag. Wie sich aus der nachfolgenden Erläuterung ergeben wird', hat der Hydromotor 102 auch eine erhebliche Bedeutung hinsichtlich der dynamischen Kompensation. Prinzipiell ähnelt die beschriebene Einrichtung der in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen Einrichtung, was die Verteilung der Kompensationsbelastungen betrifft.

über eine Welle 120 treibt der Hydromotor 102 eine zweite Hydropumpe 137 an, der Auslaßleitungen 132 und 133 mit den einander gegenüberliegenden Enden eines zweiten

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Zylinders 134 verbunden sind. In dem Zylinder 134 läuft gleichfalls ein Kolben 135 mit einer Kolbenstange 130. Die Kolbenstange 130 ist mechanisch direkt mit der verstellbaren Umlenkrolle 119d verbunden. Zu dem Zylinder 134 mit dem Kolben 135 gehört bei einer sich nur einseitig erstreckenden Kolbenstange 130 eine Volumenkompensation, .zu deren Verwirklichung hier ein Hilfsbehälter 125 vorgesehen ist, der mit der Auslaßleitung 133 über eine Leitung 124 verbunden ist. Auf diesen Hilfsbehälter 125 kann verzichtet werden, wenn der Kolben 135 mit einer beidseitigen Kolbenstange 130 - 13Q¹ versehen ist, wie dies in Figur 2 gestrichelt angedeutet ist.

Aufgrund der parallelen Anordnung der Zylinder 134 und 141 und der mechanischen Kopplung der Kolben 135 und 139 an die verstellbare Umlenkrolle 119d, bewegen sich die Kolben 135 und 139 gemeinsam nach oben und nach unten. Die eingezeichnete Aufteilung der gesamten Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen in zwei Bereiche kann aufgegeben werden, wenn geringere Anforderungen an die Güte der Kompensation gestellt werden. In diesem Fall kann ein einziger Zylinder mit einer , zugehörigen Hydraulikpumpe die gesamte Funktion der statischen und dynamischen Kompensation erfüllen. In diesem Fall dient der kräftige Hydromotor 102 als Antriebsquelle.

Der Hydromotor 102 funktioniert im Grunde genommen sehr ähnlich wie der Hydromotor 2 in Figur 1. Insoweit sind auch ähnliche zugeordnete Einheiten wie in Figur 1 vorgesehen. ·

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Vergleichbar mit der Kontrolleinheit S1 in Figur 1 ist in dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 eine Kontrolleinheit S100. Während in der Ausführungsform nach Figur 1 ein wesentliches Eingangssignal der dortigen Kontrolleinheit S1 von einem Winkel- oder Stellungsgeber 16 auf der Welle 6 abgeleitet wird, wird in der hier beschriebenen Ausführungsform ein wesentliches Eingangssignal der Kontrolleinheit S100 von einem Stellungsgeber 116 an der Kolbenstange 140 - 140' abgeleitet. Dieses Eingangssignal wird dem Steuerungskreis 107a/107b zugeführt, und zwar gemeinsam mit einer Anzahl weiterer Eingangssignale an den Eingängen 117. In Anbetracht der ausführlichen Erläuterungen zu der Kontrolleinheit S 1 in Figur 1 bedarf die ebenso funktionierende Kontrolleinheit S100 in Figur 2 keiner ergänzenden Erläuterungen. Es ist allein darauf hinzuweisen, daß anstelle des Hilfshydromotors 1 in der vorliegenden Ausführungsform die Hydropumpe 103 vorgesehen ist.

Wird die zuvor erläuterte vereinfachte Version mit nur einem Zylinder 134 gewählt, so kann die Vergleicherstufe 108 wegfallen, wobei dann das Ausgangssignal auf der Verbindung 28 gemeinsam mit dem Ausgangssignal auf der Verbindung 27 wirksam wird.

Die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die in Figur 2 gezeigt ist, hat unter anderem den Vorteil, daß mechanische Verbindungen, die zu Problemen führen könnten, nicht mehr vorhanden sind. Dies gewinnt besondere Bedeutung, wenn man bedenkt, daß in derartigen Einrichtungen zur Kompensation von Lageänderungen ganz erhebliche Kräfte auftreten, so daß man aus technischen und ökonomischen Erwägungen heraus die Verwendung einer Mehrzahl standardisierter Hydromotoren und Hydropumpen anstrebt,

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die dann ja miteinander verbunden werden müssen, um die notwendige Leistung zu erreichen. Im vorliegenden Beispiel gilt dies insbesondere für den Hydromotor 102 mit der zugehörigen Hydropumpe 137. In der vorliegend beschriebenen Einrichtung können

anstelle des einen Paars Hydromotor 102/Hydropumpe mehrere Paare von Hydromotoren/Hydropumpen vorgesehen sein, die jeweils über eine Welle 120 paarweise miteinander verbunden sind. .Durch einen Verteiler vor TO den Hydromotoren können diese dann von den Druckbehältern 104/105 her angetrieben werden. Ein entspre-'chender Verteiler bzw. besser gesamt Sammler am Ausgang der Pumpen leitet die gesamte hydraulische Leistung dann über die Auslaßleitung 132 und 133 an den Zylinder 134 weiter. Diese Form der Verbindung bzw. parallelen Arbeitsweise von Hydromotoren und Hydropumpen ist erheblich zuverlässiger und flexibler als eine rein mechanische Übertragung beispielsweise mit einer Anzahl paralleler Motoren, die auf ein gemeinsames Getriebe wirken. Hinzu kommt noch, daß Reibungsverluste weit verringert werden.

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Claims

VON KREISLER SCHÖNWALD i iElSHÖiL> FUES VONKREISLER KELLER SELTING WERNER

A/S Tele-Plan

PiO- Box 69 1.324 Lysaker

Norwegen

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler t 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

29. Januar 1980 Sg/vR/kh

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Patentansprüche:

( 1. Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen, mit einem Hydromotor und zwei hydropneumatischen Druckbehältern, wobei der Antrieb des Hydromotors aufgrund der Differenz der Drücke in den beiden Druckbehältern erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (2) zur Aufnahme von statischen Belastungen bzw. für eine statische Kompensation mit einstellbarem Arbeitsvolumen ausgebildet ist, daß ■ ein für eine dynamische Kompensation steuerbarer Hilfshydromotor (1) mit einer zugeordneten Hydropumpe ' (3) vorgesehen ist, daß eine Kontrolleinheit (S1) zur Steuerung des Hydromotors (2) und des Hilfshydromotors (1) nach Maßgabe von Eingangssignalen vorgesehen i.st, und daß der Hydromotor (2) und der. Hilfshydromotor (1) rotatorisch mit einer bewegbaren Vorrichtung (10) gekoppelt sind.

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2.■Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (2) ein kontinuierlich einstellbares Arbeitsvolumen aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (2) aus einer Mehrzahl von Einzelmotoren mit festem Arbeitsvolumen besteht, daß die den Hydromotor (2) bildenden Hydromotoren mit festem Arbeitsvolumen miteinander verbunden sind und auf eine gemeinsame Ausgangswelle wirken, und daß die den Hydromotor (2) bildenden Einzelnotoren von der Kontrolleinheit (S1) her so ein- bzw. abschaltbar sind, daß ein größeres oder kleineres Drehmoment an der Ausgangswelle abgegeben wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (2) aus einer Mehrzahl von Hydromotoren mit festem Arbeitsvolumen und mindestens einem Hydromotor mit einstellbarem Arbeitsvolumen besteht, daß die den Hydromotor (2) bildenden Hydromotoren mit einerseits festem,andererseits einstellbarem Arbeitsvolumen miteinander verbunden sind und auf eine gemeinsame Ausgangswelle wirken,und daß die den Hydromotor (2) bildenden Hydromotoren mit einerseits festem, andererseits einstellbarem Arbeitsvolumen so aneinander angepaßt sind, daß bei Steuerung durch die Kontrolleinheit (S1) an.der Ausgangswelle ein größeres bzw. kleineres Drehmoment entsteht.
5. hinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor (1) mit dem Hydromotor (2) integriert ist, so daß der Hydromotor (2) alle Motor- und Pumpenfunktionen sowohl zur. Aufnahme von statischen Belastungen bzw. für eine statische Kompensation, als auch für eine dynamische Kompensation ausführt.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß. die Kontrolleinheit (S1). den Hydromotor (2) .im wesentlichen nach Maßgabe von Eingangssignalen steuert, die von der Druckdifferenz an dem • Hilfsmotor (1) abgeleitet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinheit (S1) eine Vergleicherstufe (8) für die Drücke am Einlaß (14) und Auslaß (15) des Hilfshydromotors (1) aufweist, daß der Vergleicherstufe (8) ein Endverstärker (11) nachgeschaltet ist und daß vom Endverstärker (11) über eine Verbindung (31) ein Steuerungsteil (2ά) des Hydromotors (2) betätigbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch. 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vergleicherstufe (8) und dem Endverstärker (11) eine Summationsstufe (9) vorgesehen ist, und daß die Summationsstufe (9) über eine Verbindung (12) mit dem Steuerungsteil (2a) des Hydromotors (2) verbunden ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß.ein Kompressor (21) mit einem Rückschlagventil (22) zur Aufrechterhaltung der notwendigen

. . , Druckdifferenz zwischen den Druckbehältern (4, 5) vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasnachfülltank (29) vorgesehen ist, und daß der Gasnachfülltank· (29) über ein Ventil an den Druckbehälter (5) mit dem niedrigeren Druck zur Nachfüllung von Gas ankoppelbar ist.

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11. Einrichtung zur Kompensation von Lageänderungen, mit einem Hydromotor und zwei hydropneumatischen Druckbehältern, wobei der Antrieb des Hydromotors aufgrund der Differenz der Drücke in den beiden Druckbehältern erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hydropumpe (103) mit regulierbarer Ausgangsleistung vorgesehen ist, die eine dynamische Kompensation durch Betätigung eines hydromechanisehen Wandlers (141, 139, 140) bewirkt, welcher ein bewegbares Element (119d) des be-' wegungskompensierten Systems bewegt, daß die Welle (120) des Hydromotors (102) direkt auf mechanische Art oder indirekt auf hydromechanische Art mit dem bewegbaren Element (119) gekoppelt ist und daß eine Kontrolleinheit (S100) vorgesehen ist, die als Antwort auf Eingangssignale die Hydropumpe (103) und den Hydromotor (102) steuert, wobei die Verdrängungsleistung des Hydromotors (102) stufenweise und/oder kontinuierlich veränderbar ist. . ^:
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Auslässe (106a, 106b) der Hydropumpe (103) mit einander gegenüberliegenden Enden eines ersten Zylinders (141) verbunden sind, daß in dem Zylinder (141) ein Kolben (139) läuft, und daß der Kolben (139) über eine Kolbenstange (140) mit dem bewegbaren Element (119d) gekoppelt ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (102) über eine Welle (120) mit einer zweiten Hydropumpe (137) verbunden ist, daß die Auslaßleitungen (132, 133) der zweiten Hydropumpe (137) mit einander gegenüberliegenden Enden eines zweiten Zylinders (134) verbunden sind, und daß in dem Zylinder (134) ein Kolben (135) läuft, der über eine Kolbenstange (130) mit dem bewegbaren Element (119d) gekoppelt ist.

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14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (135) im zweiten Zylinder (134) mit einer beidseitig abragenden. Kolbenstange (130, 130') versehen ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Element eine Umlenkrolle (119d) für_ein Tragseil o. dgl. ist, das eine aus dem Hauptweg des Tragseiles (119) herausführende Schleife bildet.
T6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß. der Hydromotor (102) ein Einzelmo'tor mit kontinuierlich einstellbarem Arbeitsvolumen ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (102) aus einer Mehrzahl von Einzelmotoren mit jeweils festem Arbeitsvolumen besteht, von denen jede separat mechanisch mit seiner entsprechenden Hydrppumpe gekuppelt und mit einem Abzweig zur Verbindung mit den Druckbehältern (104, 105) versehen ist, und daß zur Abgabe einer größeren bzw. kleineren Leistung über die Kontrolleinheit (S100) einzelne der den Hydromotor (102) bildenden Hydromotoren ein- bzw. abschaltbar sind.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (102) aus mehreren Einzelmotoren mit festem Arbeitsvolumen und mindestens einem Einzelmotor mit einstellbarem Arbeitsvolumen sowie zugeordneten Hydropumpen besteht, daß die Einzelmotore an die Druckbehälter (104, 105) angeschlossen sind, bei Steuerung durch die Kontrolleinheit (S100) vorgesehen sind, und daß die Einzelmotore gemeinsam eine größere oder . kleinere· Leistung abgeben.

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19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (103) und der zugeordnete erste Zylinder (141) nebst Kolben (139) und Kolbenstange (140) integraler Bestandteil des Systems aus Hydromotoren (102), Hydropumpe (137), zweiten Zylinder (134), Kolben (135) und Kolbenstange (130) ist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinheit (S100)· den Hydromotor (102) im wesentlichen nach Maßgabe der Druckdifferenz zwischen einem Einlaß (114) und einem Auslaß (115) der Druckpumpe (103) steuert.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinheit (S100) eine Vergleicherstufe (108) zum Vergleich der Drücke am Einlaß (114) bzw. Auslaß (115) der Hydropumpe (103) aufweist, daß der Vergleicherstufe ein Endverstärker (111) nachgeschaltet ist und daß der Ausgang (131) des Endverstärkers (111.) an ein Steuerungsteil (102a) des Hydromotors (102) angeschlossen ist. ■
22. Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Rückkopplung (112) von dem Steuerungsteil (102a) zu der zwischen Vergleicherstufe (108) und Endverstärker (111) geschalteten Summationsstufe (109).

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