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Schiebersteuerung für hydraulische Übertragungssysteme mit zwei auf
derselben Welle angeordneten Motoren Die Erfindung - betrifft Verbesserungen von
Regulier- oder Steuervorrichtungen für solche hydraulischen Transmissionssysteme,
die mit einer hydraulischen Pumpe versehen sind, welche einen konstanten Flüssigkeitsstrom
in einer Richtung liefert sowie mit hydraulischen Triebmitteln, die in Serie mit
der Pumpe geschaltet sind. Der Steuerschieber dient zum Regeln des Flüssigkeitsstromes
zu diesen Triebmitteln. Die Steuervorrichtung besitzt in bekannter Weise einen Schieber,
der in einem Schiebergehäuse gleitet. Mit letzterem sind Leitungen verbunden, die
zu und von der Pumpe und den hydraulischen Triebmitteln führen. Jede der zu und
von den Triebmitteln führenden Leitungen ist mit einer oder mehreren vom Schieber
gesteuerten' Umleitungen in der Wandung des Schiebergehäuses versehen, welche zum
Regeln des Motors (Vollkraft, geminderte Kraft, Stillstand, Rücklauf) dienen. Die
Steuervorrichtung weist außerdem im Schiebergehäuse eine oder mehrere Rückschlagventife
auf, die so angeordnet sind, daß sie das Strömen der Flüssigkeit vom Triebmotor
zur Pumpe verhindern, wenn das Kontrollventil so eingestellt ist, daß es das Fließen
des Antriebsflüssigkeitsstroms zu dem Triebmotor verhindert.
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Die Erfindung bezweckt eine derartige Ausgestaltung dieser Steuervorrichtung,
daß sie einen oder zwei hydraulische Triebmotoren von der Pumpe
mit
Flüssigkeit versorgen kann, wobei beide Motoren auf derselben Welle angeordnet sind.
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Der Erfindung gemäß ,gibt die Steuervorrichtung wahlweise die Zu-
und Rückführung der Druckflüssigkeit zu beiden Motoren gleichzeitig oder nur zu.-_einem
Motor frei, wobei im letzten Fall der zweite Motor die - Flüssigkeit leer in' einem
*geschlossenen Kreislauf umtreibt, der durch eine Umleitung geschlossen wird, die
die Rückleitung vom Motor über ein Rückschlagventil mit der Zuleitung verbindet.
Wenn beide Motoren mit Druckflüssigkeif gespeist werden, erzeugen sie die maximale
Kraft, während, wenn nur ein Motor durch Druckflüssigkeit getrieben wird und der
andere leerläuft, die Geschwindigkeit größer, die Kraft aber geringer ist.
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Wenn nur ein Motor mit Druckflüssigkeit versorgt wird, kann dieser
Motor überlastet werden, mit dem Ergebnis, daß das System gestört wird. Um dies
zu verhüten, kann ein auf Druck ansprechendes Hilfsventil zwischen die beiden Zuleitungen
zu beiden Motoren geschaltet werden. Dieses Ventil gestattet das Strömen der Flüssigkeit
von einer der Zuleitungen zur anderen,, wenn der Ventilkörper so eingestellt ist,
daß es öffnet, sobald einvorbestimmter Druckunterschied in den beiden Leitungen
überschritten wird. Die Bauart des Hilfsventils ist vorteilhaft derart, daß, wenn
es einmal geöffnet ist, es auch unter einem Druck offenbleibt, der niedriger ist
als der Öffnungsdruck.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch
dargestellt.
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Fig. i ist ein senkrechter :Querschnitt durch die Steuervorrichtung
und eine Seitenansicht beider hydraulischer Motoren und der Leitungen zur Steuervorrichtung
und zur Pumpe; Fig.2 ist ein senkrechter Querschnitt des auf Druck ansprechenden
Hilfsventils, das zwischen die Zuleitungen der beiden Motoren geschaltet ist; Fig.
3 bis 6 zeigen senkrechte Schnitte durch die Steuervorrichtung mit dem Steuerschieber
in verschiedenen Einstellungen.
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In den Zeichnungen sind die beiden hydraulischen Motoren mit M-1-und
M2 bezeichnet. Sie sind auf derselben Welle L angeordnet.
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Das Gehäuse des Steuerschiebers ist mit i bezeichnet. Sein Inneres
2. ist -zylindrisch. In ihm ist gleitbar der Schieber 3 angeordnet, :der im Abstand
voneinander Kolben q., 5 und 6 aufweist. Der Schieber wird durch einen nicht bezeichneten
Handgriff bewegt, mittels dessen sämtliche erforderlichen Einstellungen des Ventils
bewirkt werden. Das obere und das untere Ende des zylindrischen Hohlraumes 2 stehen
durch ein Rohr 7 miteinander in Verbindung. Mit ihm ist durch ein Zuleitungsrohr
8 die nicht gezeichnete hydraulische Pumpe verbunden. Die Einlaßöffnungen,7-a, 7b
des Rollres 7 münden am oberen und unteren Ende des Zylinders :2 in Erweiterungen
9, 1o in der Zylinderwandung: Etwa mit der Mitte des Zylinders ist ein zur Pumpe
führendes Rückleitungsrohr z1 verbunden. Der Zylinder weist an dieser Verbindungsstelle
eine nere'rng`förrrige Erweiterung 12 auf. In dem Schieber 3 ist ein Rückschlagventil
13 angeordnet, das gegen einen im Ventilkolben 6 angeordneten Sitz durch eine Feder
14 angedrückt wird, so däß es für- gewöhnlich einen Durchlaß 6a durch den Kolben
schließt. Das Ventil 13 öffnet, wenn Druck aus dem Rohr 7 idurch die Erweiterung
9 zugeleitet wird; es schließt aber sofort, wenn der Druck aufhört oder ein größerer
Druck auf das Ventil an seiner entgegengesetzten Seite wirkt.
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Mit der ringförmigen Erweiterung 12 steht auch ein Durchlaß 1511 in
Verbindung, der in eine Umleitung 15 mündet, welche etwas weiter oben in den Zylinder
zurückführt und dort in ihn mittels eines Durchlasses 15b mündet. In der Umleitung
ist ein Rückschlagventif16 angeordnet, das durch eine Feder r7 gegen seinen Sitz
gedrückt wird, so daß e@s für gewöhnlich dieUmleitung von demE.inlaß 15a und der
Erweiterung 12 abschließt. Das Ventil 16 öffnet, wenn Druckflüssigkeit zum Durchlaß
15a durch ,die Erweiterung 12 zugeführt wird; es schließt aber, sobald der Druck
aufhört oder ein größerer Druck durch die Umleitung 1,5 auf seine Rückseite wirkt.
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Die F'lüssigkeitszuführungsrohre zu den Motoren M, und 11i12 sind
mit den Zahlen 1t8 und 19 bezeichnet. Das Rohr 18 ist durch eire öffnung 18a mit
.dem oberen Teil der Umleitung 15 verbunden. Das Rohr 19 ist mit dem Zylinder ,2
etwa unter der Öffnung 15b durch eine Öffnung 19a verbunden, die in eine Umleitungserweiterun.g
2o in der Zylinderwandeng führt. Zwischen den Rohren 18 und 1g ist ein auf Druck
ansprechendes Rückschlag'hilfsventil2i vorgesehen, das im einzelnen in Fig.2 dargestellt
ist. Es bezweckt, die Überlastung des Motors M2 zu verhüten, wenn der Motor Ml leerläuft,
wie später beschrieben wird. Das Ventil 211 wird gegen seinen Sitz in einer Bohrung
22 zwischen den Rohren 1ß und z9 -durch eine Feder 23 gehalten, die in einer zylindrischen
Führung 25 angeordnet ist. Der Federdruck ist durch eine Schraube 24 einstellbar.
Die Führung 215 bildet eine Schulter ,215a am Ventilschaft, deren den Ventilschaft
umgebende Ringfläche größer ist als die den Ventilschaft umgebende Ringfläche an
der Oberseite des Ventiltellers 21, so daß, nachdem das Ventil .durch einen vorbestimmten
Druck im Rohr 1g geöffnet ist und der Motor 1/I1 zu treiben beginnt, der Druck der
Flüssigkeit auf eine größere, durch die untere Fläche des Ventils 21 und die Schulter
25a gebildete Fläche wirkt, -so daß die Flüssigkeit durch die Bohrung 22 ohne Drosselung
weiterfließt.
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Die Rückflußleitung en von den Motoren M1 und M2 zur Steuervorrichtung
sind mit 26, 2@7 bezeichnet. Beide Leitungen sind mit dem unteren Teil des Zylinders
2 mittels Öffnungen 26a und 27a verbunden, die in die Umleitungserweiterung 28 in
der Zylinderwandung münden.
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Bei Betätigung des hydraulischen Systems der beschriebenen Ausführungsform
wirkt die Steuervorrichtung wie folgt: -I. Wenn der Schieber 3 sich in der Stellung
I (in Fig. i) befindet, fließt die Flüssigkeit vom Zu-Leitungsrohr 8 durch das untere
Ende des -Rohres 7
und die Erweiterung ro in das untere Ende des
Zylinders i, durch die Umleitungserweiterung 28 und von dort zurück zur Pumpe durch
das Rückleitungsrohr i i, wie es- durch ausgezogene Pfeile dargestellt ist. In dieser
Stellung des Schiebers sind die Motoren 11I1, 1112 in Ruhe.
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Il. Wenn der Schieber 3 in die in F'ig. 3. (Stellung 1I) dargestellte
Lage bewegt wird bis -der Kolben .4 die Umlauferweiterung 2,8 von der Erweiterung
io abschließt, fließt die Flüssigkeit vom Zuleitungsrohr8 durch das obere Ende desRohres7,
Eimaß 7a und Erweiterung g in .das obere Ende des Zylinders i. Das Rückschlagventil
13 wird von seinem Sitz abgehoben und die Flüssigkeit fließt sodann durch beide
Rohre 18. und ig zu den Motoren 1111, 112 und versorgt sie entsprechend ihrer Aufnahmefähigkeit.
Die Flüssigkeit kehrt sodann zur Pumpe durch die Rohre 26, 27, Umleitungserweiterung
2@8, Erweiterung 12 und Rückflußrohr 12 zurück. In dieser Schieberstellung sind
die Motoren parallel gekuppelt und in Serie mit der Pumpe geschaltet; sie erzeugen
ihre größte Antriebskraft. Der Flüssigkeitsstrom durch Motor Uli ist mit gestrichelten
Pfeilen, der durch Motor 11T2 mit ausgezogenen Pfeilen angedeutet.
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III. Wenn. der Schieber 3 noch weiter abwärts bis in die in Fig. 4.
(Stellung TII) dargestellte Lage bewegt wird, bis der oberste Kolben 6 die Öffnung
1-5b vollkommen abschließt, fließt die in das obere Ende des Zylinders eintretende
und durch die Ventilöffnung 6a fließende Flüssigkeit, wie in ausgezogenen Pfeilen
dargestellt, durch d:äs Rohr ig zum Motor 11T2. Dieser wird dann allein: durch die
Pumpe mit entsprechend größerer Geschwindigkeit als gemäß Stellung II des Ventilkörpers
angetrieben. Der Motor <171 läuft dann mit entsprechend .höherer Geschwindigkeit
aber ohne Belastung und lediglich als Pumpengetriebe um, er treibt dabei, im wesentlichen
ohne Druck, die Flüssigkeit durch das Rohr 26, Rückschlagventil 16, Umleitung 25,
Rohr 18 und zurück zum Motor 1111 im Kreislauf, wie mit gestrichelten Pfeilen angedeutet.
Der Flüssigkeitsstrom durch Motor.,112 ist mit ausgezogenen Pfeilen angedeutet.
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Es ist ersichtlich, daß in dieser Schieberstellung zwei Flüssigkeitskreisläufe
bestehen. Einer derselben gehört zu dem Motor 3I2 und treibt ihn, der andere gehört
zu dem leerlaufenden Motor M1. Dieser letztere Kreis ist durch den Kolben 6 abgeschlossen,
der die Öffnung i51 abdeckt. Die im Motor 1111 erzeugte Saugwirkung bewirkt einen
Druckabfall in der Umleitung 15 und dem Rohr 18, so daß, das Rückschlagventil 16
offengehalten wird. Infolgedessen ist die den Motor M1 durch das Rohr 26 verlassende
Flüssigkeitsmenge gleich der dem Motor durch das Rohr i8 zufließenden Flüssigkeitsmenge.
Wenn der Ventilkörper 3 aus der Stellung III in die Stellung II zurückbewegt wird,
wird der Pumpenflüssigkeitsdruck in der Umleitung 15 wiederhergestellt, mit dem
Ergebnis, daß das Ventil 16 geschlossen wird und die Wirkung des Systems wieder
wie oben beschrieben wird. IV. Neben der neutralen und den beiden Treibstellungen
.des Schiebers; wie sie oben beschrieben wurden, ist es auch möglich, die Drehrichtung
des Motors umzukehren. Dies erfolgt durch Heben des Schiebers 3 aus der in F'ig.
i dargestellten Lage in die in Fig. 5 (Stellung IV) dargestellte Lage, bis der Kolben
d. die Verbindung zwischen der Umleitungserweiterung 228: und dem Rückleitungsrohr
i i abschließt und der Kolben 5 die Erweiterung 20 von der öffn.ung i51 und der
Erweiterung g (Stellung IV) abschließt. Der Motor 1112 wird sodann durch die Pumpe
allein angetrieben. Die Flüssigkeit fließt aus dem Rohr 8 zur Erweiterung 28, durch
Rohr 2-7, Motor All2, Rohr i g, und Erweiterung 2o zurück zum Rückleitungsrohr
i i, wie,es in ausgezogenen Pfeilen dargestellt ist. 'Dabei läuft der Motor 1171
im wesentlichen ohne Druck und treibt die Flüssigkeit im Kreislauf durch das Rohr
18; Öffnung 15b, Erweiterung g, den oberen Teil des Flüss-igkeitszuleitun.gsrohres7,
zurück zumZylinder durch die Erweiterung io, sodann durch die Umleitungserweiterung
28 und Rohr ,z6 zum Motor all, wie es in gestrichelten Pfeilen gezeichnet ist. Bei
diesem Flüssigkeitskreislauf werden die Ventile 13 und 16 geschlossen gehalten.
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Das oben beschriebene System kann zum Antrieb eines Mechanismus irgendwelcher
-Art benutzt werden. Wenn es aber in Verbindung mit dem Heben und Senken von Lasten
benutzt wird, wie z. B, bei Benutzung des Motors zum Antrieb einer Ankerwinde, befindet
sich dieFlüssigkeit in den Rohren 18, ig unter Druck, wenn der Schieber in der in
Fig. i gezeigten Lage steht. Das Ventil 13 ist dann geschlossen, und die Last wird
in Ruhe gehalten. Das Ventil 13 kann in Fortfall kommen, wenn das System nicht in
dieser Weise benutzt werden soll.
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V. Um eine Last kontrolliert zu senken, wird der Schieber 3 in die
in Fig. 6 (Stellung V) dargestellte Lage bewegt, also in eine Lage, die sich zwischen
den in Stellung I und Stellung IV dargestellten befindet. In dieser Stellung V befindet
sich der Kolben 6 oberhalb des unteren Endes der Erweiterung g, während, die Stellung
des Kolbens 5 derart ist, daß Flüssigkeit von einer Seite desselben zur anderen
durch die Umleitungserweiterung 2o fließen kann. Das obere Ende des Kolbens 4. befindet
sich unterhalb der Oberkante der Erweiterung 28, so daß dlie Flüssigkeit durch diese
Umleitungserweiterung von einer Seite der Erweiterung zur anderen strömen kann.
In dieser Lage des Schiebers ist die Last bestrebt, die Motoren als Pumpen zu betreiben.
Ein Teil der in den Zylinder durch die Erweiterung io eintretenden Flüssigkeit fließt
durch die Umleitungserweiterung 28 und zurück zur Pumpe durch das Rohr Il. Der Rest
der Druckflüssigkeit, der in die Erweiterung 28 einströmt, wird unterteilt. Ein
Teil derselben fließt durch Rohr 2!6 zum Motor 11l1, von dort durch Rohr 18, Öffnung
15b, Erweiterung g und den oberen Teil der Zuflußleitung 7 zurück zur Erweiterung
io in geschlossenem Kreis. Der andere Teil fließt durch Rohr 27 zum Motor 3I2 und
von dort durch Rohr ig zur Erweiterung 2.o. Wenn der letztgenannte Teil
der
Druckflüssigkeit die Erweiterung 2ö verläßt, f-eßt ein Teil derselben -durch die
Erweiterung 9 in das Rohr 7, so daß es sich mit der durch den Motor M1 fließenden
Flüssigkeit wieder vereinigt, während der Rest durch das Rohr vi ausfließt. Durch
Einstellung des Schiebers 3 so, daß der Abstand zwischen der Unterseite ,des Kolbens
6 und dem unteren Ende der Erweiterung 9 kleiner oder größer wird, umfließt ein
größerer oder kleinerer Teil der Flüssigkeit den Kolben 4 und kehrt durch das Rohr
iz zur Pumpe zurück. Ein entsprechend kleinerer oid@er größerer Teil der Flüssigkeit
durchströmt den geschlossenen Kreisfihuf durch den Motor. In dieser Weise kann die
Senkgeschwindigkeit der Last einfach durch Veränderung der Stellung des Schiebers
3 zwischen den Stellungen I und IV geregelt werden Wenn in der Stellung III des
Sch'ie'bers: 3 der allein betriebene Motor. M2 überlastet werden sollte, wird der
Flüssigkeitsdruck im Rohr i9 gesteigert, so däß er den Druck der Feder 23 überwindet
und infolgedessen das Ventil ai öffnet. Die das RohT_zg durchfließende Flüssigkeit
wird sodann geteilt. Ein Teil derselben fließt durch das- Rohr 2 in den Motor Ml
und treibt diesen in genau derselben Weise, wie wenn der Schieber 3 sich in der
Stellung II befände. Da die Schulter 2-5a der Ventilführung 2,5 eine größere wirksame
Fläche hat als die Rückseite .des Ventils 2,1, hält die durch die Bohrung 22 in
die Leitung 1t8 fließende und auch auf die Schulter wirkende Flüssigkeit das, Ventil
2.1 offen bis- die Überlastung aufhört und demzufolge der Flüssigkeitsdruck sinkt.
Infolgedessen schließt das. Ventil 2i selbsttätig und nur der Motor M2 leistet wieder
Arbeit, wie in bezug auf Stellung III beschrieben wurde. Das Ventil zi kann auch
dÜrcli Bewegung des Schiebers 3 aus der Stellung III in die Stellung II zum selbsttätigen
Abschluß gebracht werden.