DE4113202C2 - Hydraulisches Antriebssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem für mobile und stationäre Arbeitsmaschinen, z. B. im untertägigen Berg- und Tunnelbau sowie allgemein in allen anderen Industriezweigen, mit mindestens einem Tank und einer Pumpe, den Steuerorganen und den zu den Verbrauchsaggregaten führenden festen und/oder flexiblen Leitungen für den Hin- und Rücklauf der Hydraulikflüssigkeit.

Besonders bei mobilen Arbeitsmaschinen im untertägigen Berg- und Tunnelbau, z. B. bei Teilschnitt-, Schlagkopf-, Bohr- und Lademaschinen, die unter schwierigen äußeren Bedingungen zum Einsatz kommen, werden die Hydraulikleitungen möglichst geschützt und damit oft sichtbar nicht zugänglich angebracht. Dadurch können Undichtigkeiten bis zu Leitungsbrüchen meistens erst zu spät erkannt werden.

Nicht vermeidbare freiliegende Leitungen sind durch Steinfall, Haufwerk, Bewegungsabläufe auf beengtem Raum und damit Abrißgefahr usw., stark gefährdet. Undichtigkeiten und Leitungsbrüche treten oft auf.

Damit besteht die Möglichkeit, daß große Mengen Hydraulikflüssigkeit unbemerkt austreten können, die Umwelt belasten und kostenmäßig nicht unerheblich sind. Die eingesetzten Niveauwächter, die auf den minimal erforderlichen Ölstand im Tank eingestellt sind, reagieren zu spät. Unterbrechungen des Arbeitsablaufes mit größeren Stillständen und damit eine kostensteigernde Arbeitsweise sind die Folge.

Hinsichtlich dem Stand der Technik ist die Offenlegungsschrift DE 40 16 004 A1 bekannt, die eine Leckageüberwachung für hydraulische Antriebssysteme von Arbeitsmaschinen betrifft.

Hierbei ist vorgesehen, daß schon geringe Leckagen im Leitungssystem erkennbar sind, indem in allen Anschlußleitungen die Druckdifferenz zwischen Ist- und Solldruck teilweise mehrfach ermittelt wird. Entstehen Abweichungen, können diese durch ein optisches oder akustisches Signal gemeldet und ihre Lage durch die Meßwerterfassung der Rechner-Einrichtung lokalisiert werden.

Eine automatische Umleitung der Druckflüssigkeit oder eine Abschaltung der Pumpe findet nicht statt.

Bekannt ist auch die Offenlegungsschrift DE 36 38 037 A1. Hierbei kann, wenn eine sichtbare Undichtigkeit auftritt, durch die manuelle Betätigung eines Hilfsschalters über Magnetventile auf drucklosen Umlauf geschaltet werden. Dieser Vorgang ist jedoch nicht zwingend vorgegeben. Der Arbeitsablauf könnte auch trotz sichtbarem Verlust von Hydraulikflüssigkeit fortgeführt werden. Unsichtbare Verluste bleiben unberücksichtigt. Dieses System ist gleichwertig mit dem Stillsetzen des Antriebsaggregates.

Eine automatische, unmanipulierbare Stillsetzung bei Flüssigkeitsverlust sowie die Verhinderung des Wiederanlaufens der Arbeitsmaschine vor Beseitigung der Undichtigkeit erfolgt nicht.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für ein hydraulisches Antriebs­ system eine Einrichtung zu schaffen, die bei Undichtigkeiten den Druckflüssigkeitsstrom zu den Verbrauchsaggregaten unmani­ pulierbar sofort unterbricht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine in Pumpennähe angeordnete Sicherheitsschaltung mit rein hydraulischer Steuerung durch Aktivierung hydraulischer bzw. hydraulisch-elektrischer Komponenten einen Staudruck in der Rücklaufleitung aufbaut und bei normalem Staudruck den Betriebszustand gewährleistet sowie bei Undichtigkeiten mit abfallendem Staudruck durch die Komponenten den Druckflüssigkeitsstrom zu den Verbrauchsaggregaten automatisch unterbricht.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung werden durch die Abschaltung der Pumpe bei der hydraulisch-elektrischen Ausführung oder durch die automatische Umleitung des Druckflüssigkeitsstroms auf kurzem Weg in drucklosem Zustand in den Tank bei der rein hydraulischen Ausführung bei Undichtigkeiten große Verluste an Hydraulikflüssigkeit vermieden. Die in Pumpennähe angebrachte Schaltung setzt die gesamte Arbeitsmaschine außer Betrieb. Ein Weiterarbeiten ist nicht möglich, da der in der Rücklaufleitung anstehende Staudruck seine Mindesthöhe nicht erreicht. Die Schadstelle muß ermittelt werden. Beide Schaltungsarten sind erforderlich, da nicht immer elektrische Energie verfügbar und nicht immer ein Abschalten der Pumpe erwünscht ist.

Nach Beseitigung der Undichtigkeit und Wiedereinschalten der Pumpe bleibt bei der hydraulischen Ausführung vorläufig der drucklose Kurzumlauf des Druckflüssigkeitsstroms bestehen. Erst nach impulsartiger, kurzzeitiger Schließung der Freigabeeinrichtung, die elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder auch manuell erfolgen kann, wird der erforderliche Arbeitsdruck über die Steuerventile bis zu den Verbrauchsaggregaten und damit auch der Staudruck in der Rücklaufleitung aufgebaut. Bei der hydraulisch-elektrischen Ausführung der Sicherheitsschaltung wird die Betriebsbereitschaft des Druckschalters zeitverzögernd hergestellt, damit sich der erforderliche Staudruck einstellen kann.

Die Sicherheitsschaltung kann im offenen als auch im geschlossenen Druckflüssigkeitssystem mit Konstant- oder Regelpumpen eingesetzt werden, wobei dem System und der Pumpe entsprechend unter Beibehaltung des erfinderischen Grundgedankens die konstruktive Ausführung der Schaltung unterschiedlich sein kann.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung auszugestalten und weiterzubilden, wozu zunächst auf den Anspruch 1 und die nachgeordneten Ansprüche verwiesen wird. Nachfolgend werden in Verbindung mit der Beschreibung Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Zeichnungen zeigen in schematischer Form die Sicherheits- Schaltung bei einer Konstantpumpe im offenen System in

Fig. 1 bei hydraulischer Ausführung und in

Fig. 2 bei hydraulisch-elektrischer Ausführung.

In Fig. 1 läuft nach Einschalten der Pumpe (2) die Hydraulikflüssigkeit drucklos über das Wegeventil (3) und die Freigabeeinrichtung (4) in den Tank (5). Wenn die Freigabeeinrichtung (4) kurzzeitig = impulsartig geschlossen wird, fließt die Hydraulikflüssigkeit über die Leitung (6) und der Drossel (12) zum Tank (5). Dabei entsteht vor der Drossel (12) ein Staudruck, der den Kolben (7) des Wegeventils (3) gegen eine Feder (8) bewegt. Die Druckflüssigkeit kann jetzt zum Steuerventil (9) sowie zum Verbrauchsaggregat (10) fließen. Der Durchfluß oder Rückfluß hält das Wegeventil (3) offen, herbeigeführt durch die Drossel (12). Ein Rückschlagventil (11) in der Leitung (6) verhindert den Abfluß über die Freigabeeinrichtung (4).

Wenn irgendwo in der Arbeitsleitung (Vor- und Rücklauf) eine Undichtigkeit entsteht, sinkt der Staudruck und der Kolben (7) wird durch die Feder (8) zurückgedrückt. Die Hydraulikflüssigkeit läuft wieder wie zu Beginn nach dem Einschalten der Pumpe (2) über das Wegeventil (3) und die Freigabeeinrichtung (4) drucklos in den Tank (5).

In Fig. 2 wird nach dem Einschalten der Pumpe (2) die Druckflüssigkeit sofort dem Steuerventil (9) sowie dem Verbrauchsaggregat (10) zugeführt. Die durch- oder rückfließende Hydraulikflüssigkeit fließt über die Drossel (12) zum Tank (5). Dabei entsteht vor der Drossel (12) ein Staudruck, der den Druckschalter (13) betätigt und die Betriebsbereitschaft herstellt.

Aufgrund einer Undichtigkeit im System fällt der Staudruck in der Rücklaufleitung. Dadurch schaltet der Druckschalter (13) die Pumpe (2) aus.

Bezugszeichenliste

 1 Sicherheitsschaltung
 2 Hydraulik-Pumpe
 3 Wegeventil
 4 Freigabeeinrichtung
 5 Tank
 6 Leitung
 7 Kolben
 8 Feder
 9 Steuerventil
10 Verbrauchsaggregat
11 Rückschlagventil
12 Drossel
13 Druckschalter

Claims (7)

1. Hydraulisches Antriebssystem für mobile und stationäre Arbeitsmaschinen, insbesondere im untertägigen Berg- und Tunnelbau, mit mindestens einem Tank und einer Pumpe, den Steuerorganen und den zu den Verbrauchsaggregaten führenden festen und/oder flexiblen Leitungen für den Hin- und Rücklauf der Hydraulikflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Pumpennähe angeordnete Sicherheitsschaltung (1) mit rein hydraulischer Steuerung durch Aktivierung hydraulischer (3) bzw. hydraulisch-elektrischer Komponenten (13) einen Staudruck in der Rücklaufleitung aufbaut und bei normalem Staudruck den Betriebszustand gewährleistet sowie bei Undichtigkeiten mit abfallenden Staudruck durch die Komponenten (3) bzw. (13) den Druckflüssigkeitsstrom zu den Verbrauchsaggregaten (10) automatisch unterbricht.

2. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten der Pumpe (2) bei einer hydraulisch arbeitenden Sicherheitsschaltung (1) durch ein impulsartiges Schalten der Freigabeeinrichtung (4) über ein Wegeventil (3) vom drucklosen Umlauf auf Arbeitsdruck in den Hydraulikleitungen über die Steuerventile (9) zu den Verbrauchsaggregaten (10) umgeschaltet wird.

3. Hydraulisches Antriebssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer hydraulischen Ausführung der Sicherheitsschaltung (1) bei Abfall unter den Mindeststaudruck der Druckflüssigkeitsstrom auf kurzem Weg über ein Wegeventil (3) und die Freigabeeinrichtung (4) drucklos in den Tank umgeleitet wird.

4. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten der Pumpe (2) bei einer hydraulisch-elektrisch arbeitenden Sicherheitsschaltung (1) sofort der Arbeitsdruck in den Hydraulikleitungen über die Steuerventile (9) zu den Verbrauchsaggregaten (10) sich aufbaut, wobei sich die Betriebsbereitschaft des Druckschalters (13) zeitverzögert einstellt.

5. Hydraulisches Antriebssystem nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer hydraulisch-elektrischen Ausführung der Sicherheitsschaltung (1) bei Abfall unter den Mindeststaudruck in der Rücklaufleitung über den Druckschalter (13) sich die Pumpe abschaltet.

6. Hydraulisches Antriebssystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung (1) im offenen als auch im geschlossenen Druckflüssigkeitssystem eingesetzt werden kann.

7. Hydraulisches Antriebssystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung (1) für Konstant- und Regelpumpen geeignet ist.