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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein mit einem Druckmedium
betriebenes Hebezeug.
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Unter
einem Hebezeug wird eine Baueinheit verstanden mit einem Motor und
einer – üblicherweise über ein
Getriebe – hiervon
angetriebenen Hebevorrichtung für
das Anheben und Absenken von Lasten, bspw. mittels einer Kette und
einem Lasthaken.
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Mit
einem Druckmedium betriebene Hebezeuge, insbesondere Druckluft-Hebezeuge,
haben sich für
eine Vielzahl von Anwendungen sehr bewährt.
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Als
Antrieb für
mit einem Druckmedium betriebene Hebezeuge kommen verschiedene Motortypen
in Frage, bei denen jeweils über
Druckmittel-Anschlüsse
das Druckmedium dem Motor zugeführt wird.
Beim Drehen des Motors expandiert (bei gasförmigem Druckmedium, bspw. Druckluft)
bzw. entspannt (bei flüssigem
Druckmedium, bspw. Hydrauliköl)
das Druckmedium und treibt so den Motor an.
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In
der
WO 97/02406 A1 der
Anmelderin ist ein Lamellenmotor mit integrierter Bremseinrichtung gezeigt.
Ein Lamellenläufer
ist in einem Motorraum durch Druckluft antreibbar. Ein Bremselement
ist verschiebbar und durch Federn belastet axial direkt neben dem
Lamellenläufer
angeordnet. Der Lamellenläufer
bildet so an seiner Stirnseite mit dem Bremselement eine Reibpaarung.
Die Reibpaarung ist im Motorraum angeordnet, so dass die im Betrieb
dort wirkende Druckluft auf das Bremselement wirkt und dieses entgegen
der Federwirkung so verschiebt, dass die Bremse gelöst wird.
Diese Konstruktion hat sich in der Praxis außerordentlich bewährt. Sie
führt insbesondere
zu einer kompakten Bauweise.
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Zum
Betrieb eines Hebezeugs ist im allgemeinen ein umsteuerbarer Motor
notwendig, der in einer ersten Drehrichtung zum Heben der Last und
in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung zum Senken der
Last betrieben werden kann. Ein solcher Motor weist zwei Anschlüsse für das Druckmedium auf,
wobei der Motor bei Zuführung
des Druckmediums zum Anschluss der Hebenseite des Motors im Heben-Betrieb
und bei Zuführung
von Druckmedium zum Anschluss der Senkenseite in entgegengesetzter
Drehrichtung im Senken-Betrieb arbeitet.
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In
der
DE 11 55 636 A ist
eine Steuervorrichtung für
Druckluftmotoren beschrieben, wie sie zum Antrieb von Fördermaschinen,
Förderhaspeln
und Winden verwendet werden kann. Die Steuervorrichtung umfasst
eine Einrichtung zum Umkehren der Maschinendrehrichtung. Im Antriebsbetrieb
sind Bedienungshebel für
die Umsteuerung so gestellt, dass Druckluft durch eine Drosseleinrichtung
in die Maschine eintritt und die Abluft durch eine Ventileinrichtung
aus der Maschine ins Freie abströmt.
Im Bremsbetrieb tritt Druckluft aus der Druckluftleitung durch die
Ventileinrichtung ein, wird im Druckluftmotor verdichtet und durch
die Drosseleinrichtung in die Druckluftleitung zurückgeführt. In
beiden Betriebsbeständen
ist eine stufenlose Drehzahlverstellung ermöglicht.
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In
der
EP 0092279 A2 ist
ein pneumatisch betriebener, umsteuerbarer Motor für ein Hebezeug beschrieben.
Der Motor umfasst Anschlüsse
zur Vorwärts-
und Rückwärtssteuerung,
die mit einem pneumatischen Steuerkreis verbunden sind. An jedem
Anschluss sind proportional arbeitende Reduzierventile angeordnet,
die über
manuell betriebene Steuerventile so angesteuert werden, dass dem
Motor ein Druck zugeführt
wird, so dass dieser die Last gerade nicht halten kann und sich
mit niedriger, durch die Ventile gesteuerter Geschwindigkeit in
Gegenrichtung dreht.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinheit für ein mit
einem Druckmedium betriebenes Hebezeug vorzuschlagen, mit der der
für den
Betrieb des Hebezeugs notwendige Energieaufwand insgesamt verringert
werden kann.
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Ausgangspunkt
der Erfindung ist die Überlegung,
dass in üblichen
Betriebszyklen eines Hebezeugs der Motor sowohl im Heben- als auch
im Senken-Betrieb arbeitet. Während
es im Senken-Betrieb auch Betriebszustände gibt, in denen keine oder
nur eine sehr geringe Last angehängt
ist und eine Zufuhr von Druckmedium zur gewünschten Bewegung des Hebezeugs
benötigt
wird, ergeben sich andererseits auch in vielen Fällen Betriebszustände, in
denen das Gewicht der Last für
die Bewegung des Hebezeugs vollständig ausreichen würde. Es
ist daher der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, die hierfür geeigneten
Betriebszustände
selbsttätig
zu erkennen und in den so erkannten Betriebszuständen den Verbrauch an Druckmedium
automatisch zu verringern.
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Erfindungsgemäß ist ein
umsteuerbarer Motor vorgesehen mit einem Anschluss auf der Hebenseite
und einem weiteren Anschluss auf der Senkenseite. Weiter umfasst
der Motor üblicherweise
einen Auspuff, durch den das Druckmedium zum überwiegenden Teil abgeführt wird.
Der Motor kann hierbei asymmetrisch ausgebildet sein, d. h. so,
dass er im Betrieb in Senken-Richtung weniger Leistung liefert, als
bei gleichem Betrieb in Heben-Richtung.
Bei einem Lamellen-Motor wird dies bspw. durch eine asymmetrische
Anordnung der Auspufföffnung
am Umfang des Motorraums erreicht.
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Erfindungsgemäß ist eine
Regelventil-Einheit vorgesehen, mit der ein Senken-Lastzustand erkannt
wird. Hierunter wird ein Zustand verstanden, in dem der Motor in
der Betriebsart Senken betrieben wird und dabei eine Last abgesenkt
wird, deren Gewicht oberhalb einer Lastschwelle legt. Diese Lastschwelle
kann, je nach Aufbau und Auslegung des Motors und der Ventilanordnung, über den
Betriebsbereich des Motors konstant sein, kann aber ebenso auch
variabel und somit von den Betriebsbedingungen, bspw. Drehzahl des
Motors, abhängig
sein. Die Lastschwelle kann zudem, bspw. durch Auslegung des Ventils,
festvorgegeben sein. Ebenso ist es möglich, dass die Lastschwelle
einstellbar ist. Bevorzugt wird die Lastschwelle so gewählt. dass
sie mehr als 10% der Nennlast des Hebezeugs beträgt. In Versuchen haben sich
Werte für
die Lastschwelle von 20–50%
der Nennlast als sinnvoll erwiesen. Generell sollte die Lastschwelle
zur Erzielung einer größtmöglichen
Ersparnis möglichst
gering gewählt
werden, dabei aber ausreichend hoch, um bei geringen Lasten noch
eine sichere Funktion des Senken-Betriebs zu gewährleisten. Bevorzugt ist, dass
die Lastschwelle durch eine entsprechende Vorrichtung einstellbar
ist. So kann die Lastschwelle am Einsatzort des Hebezeugs, und nicht
lediglich werkseitig, für den
jeweiligen Einsatzzweck geeignet gewählt werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Regelventil-Einheit mit dem Anschluss der Senkenseite verbunden.
Mindestens ein erster Druck wird der Regelventil-Einheit zugeführt und
dort verarbeitet. Dies kann bspw. durch Vergleich mit einem – festen
oder einstellbaren – Druckschwellenwert
erfolgen oder, bevorzugt, durch Vergleich des ersten Drucks mit
einem zweiten Druck. In Abhängigkeit
von dem Ergebnis des Vergleichs erhöht oder verringert die Regelventil-Einheit im
Senken-Betrieb den Durchfluss von Druckmedium zum Anschluss der
Senkenseite.
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Wie
nachfolgend genauer ausgeführt
wird, kann ein Druck, in dessen Abhängigkeit die Regelventil-Einheit
den Durchfluss im Senken-Betrieb steuert, an verschiedenen Stellen
des Systems erfasst werden. Maßgeblich
ist, dass ein solcher Druck erfasst wird, dass daraus – d. h.
bspw. aus einem Vergleich des Drucks mit einem Druckschwellenwert und/oder
aus einem Vergleich des Drucks mit einem anderen Druck des Systems – der beschriebene
Senken-Lastzustand erkannt werden kann, indem die lastabhängig veränderliche
Verdichtungswirkung des Motors detektiert wird. Die Verdichtungswirkung
des Motors ergibt sich daraus, dass sich im Senken-Betrieb mit entsprechender
Last der Leistungsfluss derart einstellt, dass nicht mehr der Motor
die Hebevorrichtung antreibt, sondern umgekehrt die abzusenkende
Last über
die Hebevorrichtung – und üblicherweise über ein
Getriebe – rückführend wirkend
den Motor antreibt, so dass es zu einer Verdichtungswirkung kommt, die
als Gegenhalt zur treibenden Last für eine gleichförmige Bewegung
mit konstanter Geschwindigkeit in Senken-Richtung sorgt. Diese Verdichtungswirkung
ist selbstverständlich
mit der Last veränderlich
und kann durch Erfassung des Drucks an verschiedenen Stellen im
System erkannt werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Regelventil-Einheit so ausgebildet, dass sie im Senken-Lastzustand den Durchfluss
von Druckmedium zum Anschluss der Senkenseite verringert. Hierdurch
ergibt sich die angestrebte Einsparungswirkung. Die Verringerung
des Durchflusses, bevorzugt erzielt über eine Veränderung
des Querschnittes an mindestens einer Stelle der Zuleitung, kann
im Bereich von 0–100%
kontinuierlich oder auch mit einer oder mehreren Stufen erfolgen.
Hierbei kann ein Mindestwert für
den verbleibenden Querschnitt vorgegeben sein. Die Verringerung
des Durchflusses kann im Extremfall bis zum vollständigen Schließen des
Anschlusses gehen, wenn der gesteuerte Betrieb des Motors (und das
Lösen einer
ggf. üblicherweise
vorhandenen Bremse) durch anderweitige Vorrichtungen gewährleistet
sind. Bevorzugt wird der Durchfluss aber nur verringert und nicht
vollständig
unterbunden, so dass ohne zusätzliche
Elemente der Motor auch im Senken-Lastzustand weiterhin steuerbar ist
(d. h. durch Dosierung des zugeführten
Druckmediums das Absenken gesteuert wird) und eine ggf. vorhandene
Bremse durch das zur Senkenseite zugeführte Druckmedium gelöst werden
kann.
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Mit
der erfindungsgemäßen Antriebseinheit wird
somit ein Betrieb eines Hebezeugs ermöglicht, der – trotz äußerlich
weitgehend unverändertem Steuer-
und Betriebsverhalten – eine
deutliche Einsparung der im Gesamtbetrieb notwendigen Menge an Druckmedium
erlaubt. Die tatsächlich
eingesparte Menge an Druckmedium hängt hierbei natürlich zunächst davon
ab, in welchem Umfang im Gesamtbetrieb erhebliche Lasten abgesenkt
werden. Zudem hängt
die Einsparung von der Wahl der Lastschwelle ab. Bisherige Versuche
zeigen jedoch ganz erhebliche Einsparungen, wobei eine Gesamtersparnis
von ca. 30% im Gesamtbetrieb als realistisch angesehen wird.
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Demgegenüber ist
der mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit
verbundene Aufwand gering. Durch eine Ventileinheit wird sowohl
der Senken-Lastzustand erkannt als auch in Reaktion hierauf die
vorgesehene Steuerfunktion ausgelöst.
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Wie
erläutert
ist es möglich,
den Senken-Lastzustand aus der Beobachtung eines einzigen Drucks
zu erkennen, der bspw. mit einer Druckschwelle verglichen wird.
Beispielsweise könnte
im Senken-Betrieb der Druck auf der Hebenseite (der im Senken-Betrieb
einem Rückstaudruck
entspricht) erfasst und in einem Ventil mit einem Druckschwellenwert
verglichen werden. Das Ventil kann bspw. mit einer Feder ausgebildet
sein, so dass der Senken-Lastzustand erkannt wird, wenn der beobachtete Druck
die Federkraft überwindet.
Hierbei kann der Druckschwellenwert einstellbar sein, bspw. durch
einen einstellbaren Anschlag für
die Feder.
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Bevorzugt
wird allerdings nicht nur ein erster, sondern zusätzlich auch
ein zweiter Druck erfasst und ein Vergleich des ersten Drucks mit
dem zweiten Druck durchgeführt.
In Abhängigkeit
von dem Ergebnis des Vergleichs wird der Durchfluss des Druckmediums
zum Anschluss der Senkenseite gesteuert.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung betrifft die Auswahl der Stellen im
System, denen die beiden zum Vergleich verwendeten Drücke des
Druckmediums entnommen werden, so dass anhand des Vergleichs die
Erkennung des Senken-Lastzustandes möglich ist. Wie erläutert ist
für die
Auswahl der beobachteten Drücke
maßgeblich,
dass die lastabhängig veränderliche
Verdichtungswirkung des Motors erkannt wird.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist der Motor einen in einem Motorraum
drehbaren Rotor auf, wobei die beiden Anschlüsse relativ zum Umfang des
Rotors an verschiedenen Stellen des Motorraums angeordnet sind.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird dies nachstehend anhand eines Lamellenmotors beschrieben. In
Drehrichtung zwischen den Anschlüssen
(bei einem Lamellenmotor im Wesentlichen diametral gegenüber) ist
ein Auspuff zum Abführen
von Druckmedium vorgesehen. Bei einer solchen Konstellation kann
die Verdichtungswirkung des Motors im Senken-Betrieb erfasst werden,
indem der erste Druck in einem Bereich des Motors (oder einer Zuleitung
hierzu) entnommen wird, der in Drehrichtung „Senken” des Rotors vor dem oder am
Auspuff liegt, während
der zweite Druck einem Bereich entnommen wird, der in Drehrichtung „Senken” des Rotors
nach dem Auspuff liegt. Die Entnahme des Drucks und Zuleitung zur
Regelventil-Einheit kann somit an einer Vielzahl von Stellen des
Motors, bspw. durch Stichleitungen erfolgen. Im Senken-Lastzustand
wird der zweite Druck aufgrund der Verdichtungswirkung des Motors größer sein,
als der erste Druck. Die Differenz zwischen den beiden Drücken ist
von der Last abhängig.
So kann die Regelventil-Einheit durch Bestimmung des Differenzdrucks
und Vergleich mit einer Differenzdruckschwelle, die der gewünschten
Lastschwelle entspricht, den Senken-Lastzustand erkennen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden keine separaten Stichleitungen zum
Inneren des Motors vorgesehen, sondern bestehende Anschlüsse genutzt.
Wird nur ein einziger Druck erfasst, so geschieht dies bevorzugt
am Anschluss der Hebenseite. Im Fall der Erfassung von zwei Drücken zum
Vergleich wird bevorzugt der erste Druck am Anschluss der Senkenseite
oder am Auspuff erfasst, während
der zweite Druck am Anschluss der Hebenseite erfasst wird. Hierbei
ist es nicht erforderlich, den Druck unmittelbar am Motor zu erfassen, sondern
es können
wie zuvor beschrieben bevorzugt die Zuleitungen zu den Anschlüssen an
beliebiger Stelle genutzt werden. Die Regelventil-Einheit kann hierbei
entweder direkt mit den Zuleitungen bzw. Anschlüssen verbunden sein, oder es
können
bspw. Rückschlagventile
vorgesehen sein, z. B. um im Heben-Betrieb keinen Druck zu erfassen.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist die Regelventil-Einheit so ausgelegt,
dass sie nur beim Senken einer Last wirksam wird, die oberhalb der
Lastschwelle liegt, während
das Ventil unterhalb der Lastschwelle im Senken-Betrieb nicht wirksam wird,
d. h. freien Durchfluss des Druckmediums zur Senkenseite ermöglicht.
Zusätzlich
wird beabsichtigt, dass das Ventil im Heben-Betrieb ohne Einfluss
auf den Betrieb des Motors ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Bremse, bspw. eine heute üblicherweise
bei Hebezeugen eingesetzte Reibbremse. Diese kann direkt am Motor
vorgesehen sein und mit dem Rotor eine Reibpaarung bilden oder separat
angeordnet, aber mindestens mit einem Teil drehfest mit dem Rotor
gekoppelt sein. Sie ist durch Zufuhr von Druckmedium unter ausreichendem Öffnungsdruck
lösbar.
Gemäß der Weiterbildung
ist die Bremse so angeschlossen, dass sie durch Zufuhr des Druckmediums
zu einem der Anschlüsse
(Hebenseite, Senkenseite) zumindest zum Teil gelöst wird, ohne dass eine spezielle Ventilvorrichtung
zum Lösen
der Bremse separat vom Betrieb des Motors erforderlich ist. Eine
solche automatisch wirkende Bremse garantiert im Betrieb mit Lasten
eine hohe Sicherheit. Diese Konstruktion einer Bremse lässt sich
auch mit der Energiesparfunktion der vorliegenden Erfindung verwenden. Während bei
einem einfachen Absperren der Druckluft auf der Senkenseite die
damit verbundene Entlastung der Bremse jeden Betrieb verhindern
würde, gewährleistet
die erfindungsgemäße Ventilfunktion der
Durchflussverringerung nur im Senken-Lastzustand weiterhin die Beaufschlagung
der Bremse mit Druckmedium, so dass diese den Rotor zum Absenken
der Last freigibt.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist für die Steuerung des Hebezeugs
ein Steuerventil vorgesehen, mit dem zwischen Heben-Betrieb und Senken-Betrieb
umgeschaltet werden kann. Das Steuerventil ist hierbei bevorzugt
zwischen einer Zuführung
für das
Druckmedium und den Anschlüssen des
Motors vorgesehen, so dass das Druckmedium je nach gewünschtem
Betrieb des Motors wahlweise zu den Anschlüssen der Heben- oder Senkenseite zugeführt wird,
je nach Stellung des Steuerventils. Die erfindungsgemäß vorgesehene
Regelventil-Einheit ist dann bevorzugt in der Leitung vom Steuerventil
zum Anschluss der Senkenseite des Motors vorgesehen.
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Andere
Weiterbildungen der Erfindung betreffen die mit dem Anschluss der
Senkenseite verbundene Regelventil-Einheit. Bevorzugt ist diese
so ausgebildet, dass im Senken-Betrieb bei steigender Differenz
zwischen dem beobachteten ersten und zweiten Druck der Durchfluss
von Druckmedium zum Anschluss der Senkenseite immer stärker verringert wird.
Während
im Prinzip auch ein Schaltventil verwendet werden könnte, das
in Abhängigkeit
von der Druckdifferenz zwischen zwei oder mehr Schaltzuständen (bspw.
Stufen mit unterschiedlichen freien Querschnitten in der Zuleitung
zur Senkenseite) umschaltet, wird es in der Weiterbildung der Erfindung bevorzugt,
dass die Regelventil-Einheit stufenlos in Abhängigkeit von der Druckdifferenz
den Durchgang zum Anschluss der Senkenseite des Motors öffnet bzw.
schließt.
Je höher
somit die jeweils abgesenkte Last ist, umso stärker kann der Durchfluss von
Druckmedium verringert und so eine Ersparnis erzielt werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung umfasst die Regelventil-Einheit ein
Durchfluss-Steuerventil
und ein Durchschaltventil. Das Durchschaltventil bewirkt, dass mindestens
ein zur Erkennung des Senken-Lastzustandes beobachteter Druck nur im
Senken-Betrieb zum Durchfluss-Steuerventil durchgeschaltet wird.
So wird eine Beeinflussung des Betriebs im Heben-Betrieb vermieden.
Das Durchfluss-Steuerventil steuert in Abhängigkeit von dem durchgeschalteten
Druck den Durchfluss des Druckmediums zum Anschluss der Senkensei te.
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Bevorzugt
ist das Durchschaltventil so angeschlossen, dass es im Senken-Betrieb
den Druck des Anschlusses der Hebenseite mit dem Durchfluss-Steuerventil
verbindet. Das Durchschaltventil kann bspw. als 3/2 Wegeventil ausgebildet
sein. Es ist bevorzugt druckgesteuert. So kann es bspw. im Senken-Betrieb
automatisch mit dem Steuerdruck eines Steuerventils beaufschlagt
werden und dann zum Durchfluss-Steuerventil durchschalten, während es
ohne Druckbeaufschlagung in einer Nullstellung den Durchgang zum
Durchfluss-Steuerventil
sperrt.
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Bevorzugt
weist das Durchfluss-Steuerventil einen Schieber auf, wobei auf
der einen Seite des Schiebers Druckmedium mit dem ersten Druck und auf
der anderen Seite des Schiebers Druckmedium mit dem zweiten Druck
ansteht. Der Schieber kann sich durch die anstehenden Drücke verschieben,
so dass er eine Schiebestellung entsprechend der Druckdifferenz
einnehmen wird. Bevorzugt ist das Durchfluss-Steuerventil nun so
ausgebildet, dass die Verschiebebewegung des Schiebers zur Öffnung bzw.
zum Schließen
mindestens einer Durchgangsöffnung
zum Anschluss der Senkenseite führt.
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Gemäß einer
Weiterbildung wirkt zusätzlich eine
Feder auf den Schieber, so dass dieser in eine Bewegungsrichtung
vorgespannt ist. Mit der Feder kann die Lastschwelle vorgegeben
werden, ab der ein Senken-Lastbetrieb erkannt wird (wenn nämlich die
Druckdifferenz so groß ist,
dass sich der Schieber gegen die Feder um einen zum Verringern der
Durchgangsöffnung
notwendigen Betrag verschiebt). Bevorzugt ist die Feder zwischen
einem Anschlag und dem Schieber vorgesehen, wobei die Position des Anschlags
einstellbar ist, um eine gewünschte
Einstellung der Lastschwelle zu bewirken.
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In
einer bevorzugten Ausführung
ist der Schieber als Kolben mit mindestens einer Öffnung ausgebildet,
wobei die Durchgangsöffnung
zwischen der Öffnung
und einem Verschluss gebildet ist, der in einer Schließstellung
die Öffnung
verschließt.
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Während die
erfindungsgemäß vorgesehene Regelventil-Einheit
prinzipiell an verschiedenen Stellen des Systems eingesetzt werden
kann, bspw. in einer vom Motor separaten Handsteuerung, ist es bevorzugt,
dass das Ventil direkt in oder an dem den Motor umge benden Gehäuse angebracht
ist. So können
bewährte
Bauformen beibehalten werden und es ist auch mit geringem Aufwand
eine Nachrüstung
bestehender Hebezeugeinrichtungen möglich.
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In
Versuchen hat sich die Erfindung als besonders geeignet zur Verwendung
mit einem Druckluftmotor erwiesen. Wie untenstehend im Zusammenhang
mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel im
Detail erläutert
wird, lassen sich mit der Erfindung bei einem Lamellenmotor ohne
sonstige erhebliche Änderung
des Betriebsverhaltens wesentlich Einsparungen erzielen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann
jedoch auch mit anderen Typen von Motoren erfolgreich verwendet
werden.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen
zeigen:
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1a ein
schematisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Antriebseinheit
eines Hebezeugs;
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1b ein
schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Antriebseinheit
eines Hebezeugs;
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2a einen
Längsschnitt
durch einen Lamellenmotor der Antriebseinheit aus 1;
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2b einen
Querschnitt durch den Lamellenmotor aus 2a;
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3a eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Durchfluss-Steuerventils;
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3b eine
Frontansicht des Durchfluss-Steuerventils aus 3a;
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3c einen
Längsschnitt
des Durchfluss-Steuerventils aus 3a, 3b;
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4a eine
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Regelventil-Einheit;
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4b eine
Frontansicht der Regelventil-Einheit aus 4a;
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4c einen
Längsschnitt
der Regelventil-Einheit aus 4a, 4b entlang
der Linie A-A in 4b;
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4d einen
Längsschnitt
entlang der Linie B-B in 4c durch
einen Motor mit der weiteren Ausführungsform der Regelventil-Einheit;
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5 in
Diagrammform eine Darstellung von Luftverbrauch und Senkgeschwindigkeit
im Senken-Betrieb eines Druckluftmotors mit und ohne Regelventil-Einheit
in Abhängigkeit
von der angehängten
Last.
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1a zeigt
eine Antriebseinheit für
ein Hebezeug.
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Das
eigentliche Hebezeug, d. h. die aus Motor, Getriebe und Hebevorrichtung
sowie der dargestellten Antriebseinheit bestehende Gesamtbaugruppe
ist in den Zeichnungen nicht vollständig dargestellt. 1 zeigt hiervon lediglich den Motor 10 mit zugehöriger Bremse 12,
wie er in der Längsschnitt-Darstellung
von 2a im Detail gezeigt ist. Eine Welle 11 des
Motors treibt über
ein Getriebe die eigentliche Hebevorrichtung, z. B. eine Kettennuss mit
daran angehängter
Kette und Lasthaken an.
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Bei
dem Motor 10 des dargestellten Druckluft-Hebezeugs handelt
es sich um einen Lamellenmotor mit integrierter Bremse. Wie aus 2a, 2b ersichtlich,
ist in einem durch eine Motorbuchse 14 gebildeten Motorraum
exzentrisch ein Rotor 16 mit radial verschieblichen Lamellen 18 angeordnet.
Der Motor 10 weist einen Druckluftanschluss der Hebenseite
A und einen weiteren Druckluftanschluss der Senkenseite B auf. Gegenüber den Druckluftanschlüssen A,
B ist an der Buchse 14 ein Anschluss für den Auspuff 20 angeordnet.
(Der Anschluss 20 ist bei dem gezeigten asymmetrischen Motor
nicht symmetrisch mittig gegenüber
den Anschlüssen
A, B, sondern verschoben hin zum Anschluss der Senkenseite B angeordnet.)
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Beim
Betrieb des Motors 10 in Heben-Richtung (links drehend
in 2b) wird Druckluft zum Anschluss der Hebenseite
A zugeführt,
so dass durch die Lamellen 18 und die Motorbuchse 14 berandete Zwischenräume beaufschlagt
werden. Bei der Drehung des Rotors 16 vergrößern sich
die Zwischenräume,
so dass die Druckluft expandiert. Sie wird schließlich zum
Großteil über eine
Auspuffleitung 20 zu einem Ablass 15 abgegeben.
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Beim
Betrieb in Senken-Richtung (rechts drehend in 2b)
wird Druckluft durch den Anschluss B der Senkenseite zugeführt. Durch
die unsymmetrische Anordnung des Auspuffs 20 ist das Leistungsvermögen des
Motors 10 in Senken-Richtung geringer als in Heben-Richtung.
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Wie
in 2a gezeigt ist ein axial verschiebliches Bremselement 22 axial
direkt neben dem Rotor 16 angeordnet. Mit einem auf der
Oberfläche
angebrachten Reibbelag bildet es eine Reibpaarung mit der Stirnfläche 24 des
Rotors 16. Federelemente (in 1 nicht
dargestellt) wirken auf das Bremselement 22 und beaufschlagen
es mit einer Kraft in axialer Richtung, die die Elemente der Reibpaarung
aufeinander drückt.
Das Bremselement ist so gehalten, dass es sich axial bewegen, aber
gegenüber
dem Gehäuse
nicht verdrehen kann. Eine weitere Reibpaarung ist gebildet zwischen
dem Rotor 16 und dem mit einem Bremsbelag versehenen Deckel 26,
so dass der Rotor 16 beidseitig gebremst ist.
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Das
Bremselement 22 ist mit einer Stufe versehen, so dass zwischen
den axialen Flächen
des abgestuften Teils des Bremselements 22 und einer Stufe 28 des
Gehäuses
ein Druckraum 30 gebildet ist. Der Druckraum 30 hat
in diesem Ausführungsbeispiel
die Form eines umlaufenden Ringraumes.
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Im
Betrieb des Motors 10 erfolgt durch Beaufschlagung eines
der beiden Anschlüsse
A, B mit Druckluft automatisch ein Lösen der Bremse, während bei
nachlassender Druckluftversorgung der Rotor 16 zwischen
den beidseitigen Reibpaarungen automatisch stillgesetzt wird:
Beim
Anfahren des Motors, wenn Druckluft über den Anschluss A oder B
zugeführt
wird, gelangt die Druckluft in die Lamellenzwischenräume. Da
der Rotor 16 zwischen den Reibpaarungen stillgesetzt ist, kommt
es zunächst
nicht zum Anlaufen des Motors 10 bzw. Drehung des Rotors 16.
Stattdessen wirkt der Druck in den Lamellenzwischenräumen auf
das axial verschiebliche Bremselement 22, so dass dieses
beginnt, sich gegen die Kraft der Federn vom Rotor 16 zu
lösen.
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Gleichzeitig
gelangt die Druckluft durch eine Leitung 32 (s. 1) auch in den Druckraum 30.
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Das
Druckmedium wirkt dann auf die axialen Flächen des Bremselements 22,
nämlich
einerseits auf die innere, an der Stirnfläche 24 anliegende
Fläche
und andererseits auf die an der Stufe 28 gebildete zusätzliche
Ringfläche.
Die auf das Bremselement 22 insgesamt wirkende Kraft entspricht
dem Produkt aus dem Druck des Druckmediums und der Fläche abzüglich der
Kraftwirkung der Federelemente. So wird insgesamt erreicht, dass
allein durch den Druck des Druckmediums die Bremse 12 gelöst wird.
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Im
Betrieb bleibt das Bremselement 22 beabstandet vom Rotor 20,
solange das Druckmedium zugeführt
wird. Beim Abschalten des Druckmediums fällt durch die Kraft der Federelemente
automatisch die Bremse wieder ein.
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1a zeigt
für ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Antriebseinheit in einem pneumatischen Schaltplan die Beschaltung
des Motors 10 mit der Bremse 12. Ein Hauptluftanschluss 40 liefert
die zum Betrieb benötigte
Druckluft an einen Anschluss P eines Steuerventils 42.
Das Steuerventil 42 ist als Umschaltventil ausgebildet,
bei dem ein verschieblicher Steuerkolben je nach Schaltstellung
verschiedene Verbindungen zwischen dem Hauptluftanschluss 40 und
einem Anschluss R für
einen schallgedämpften Auslass 15 einerseits
und Anschlüssen
A (Hebenseite) und B (Senkenseite) des Motors 10 andererseits herstellt.
Im gezeigten Beispiel einer Indirekt-Steuerung erfolgt die Verschiebung
des Steuerkolbens pneumatisch über
Druckluft-Anschlüsse
Y, Z. So wird der Steuerkolben zwischen den Schaltstellungen bewegt.
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Als
Alternative zeigt 1b ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Antriebseinheit, bei der das Steuerventil 42 mit
einer Direktsteuerung ausgeführt ist,
bei der der Steuerkolben des Steuerventils 42 direkt mechanisch
zwischen den Schaltstellungen verschoben wird.
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In
einer mittleren Schaltstellung (gezeigt in 1a, 1b)
sind beide Anschlüsse
A, B entlüftet (d.
h. mit dem Auslass 15 verbunden, dann ist der Motor stillgesetzt).
In einer weiteren Schaltstellung (Verschiebung des Kolbens nach
rechts in 1a, 1b) wird
der Hauptluftanschluss 40 mit der Hebenseite A verbunden,
so dass der Motor im Heben-Betrieb läuft. In einer dritten Schaltstellung
(Verschiebung nach links in 1a, 1b)
ist der Hauptluftanschluss 40 mit der Senkenseite B verbunden,
so dass der Motor im Senken-Betrieb läuft.
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Die
Antriebseinheit umfasst weiter eine Drosselrückschlagventilanordnung 46,
bei der ein Drosselrückschlagventil
in der Zuleitung A zur Hebenseite vorgesehen ist. Das Drosselrückschlagventil
ist im Heben-Betrieb ohne Funktion, während es im Senken-Betrieb
(wenn durch den Hebenseite-Anschluss A vom Motor 10 komprimierte
Stauluft strömt)
als Dros sel wirkt, mit der die Senkgeschwindigkeit verringert wird.
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Am
Anschluss B der Senkenseite ist eine Regelventil-Einheit 50 vorgesehen
mit einem Durchfluss-Steuerventil 48 und einem Durchschaltventil 49. Das
Durchfluss-Steuerventil 48 kann den Durchfluss von Druckmedium
durch die Zuleitung zum Anschluss der Senkenseite B regeln, indem
im Inneren der freie Querschnitt verändert wird. Im Ruhezustand des
Durchfluss-Steuerventils 48 ist der Durchgang frei, so
dass vom Steuerventil 42 Druckluft zum Anschluss B der
Senkenseite ungehindert fließen
kann.
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Das
Durchschaltventil 49 ist zur Erkennung des Senken-Betriebs
vorgesehen. Es ist als 3/2 Wege-Ventil ausgeführt, das über eine Steuerleitung 47 mit
dem Steuerventil 42, über
eine Leitung 44 mit dem Anschluss der Hebenseite A und über eine
Leitung 43 mit dem Durchfluss-Steuerventil 48 verbunden
ist. In der Ruhestellung (1a, 1b),
wenn in der Steuerleitung 47 kein Druck herrscht, trennt das
Durchschaltventil 49 die Leitung 44 mit dem Druck
der Hebenseite A von der Leitung 43 zum Durchfluss-Steuerventil 48.
Bei ausreichend hohem Druck in der Steuerleitung 47 schaltet
das Durchschaltventil 49 gegen eine Feder 45 durch
und verbindet die Leitung 44 (und damit die Zuleitung zum Anschluss
der Hebenseite A) mit der Leitung 43 zum Durchfluss-Steuerventil 48,
so dass der Druck der Hebenseite A dort als Vergleichsdruck ansteht.
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Die
Regelventil-Einheit 50 dient dazu, im Betrieb des Motors 10 einen
Senken-Lastzustand zu erkennen. Unter einem Senken-Lastzustand wird
ein Betriebszustand des Motors 10 verstanden, in dem der
Motor 10 im Senken-Betrieb läuft und dabei eine am Hebezeug
angehängte
Last absenkt. Das Gewicht der abgesenkten Last hegt hierbei oberhalb
einer Lastschwelle.
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Die
Erkennung des Senken-Lastzustandes durch die Regelventil-Einheit 50 erfolgt
im gezeigten Beispiel durch den Vergleich von zwei Drücken, die an
unterschiedlichen Stellen dem System entnommen werden, wobei einer
der beiden Drücke
nur im Senken-Betrieb mittels des Durchschaltventils 49 zum
Vergleich der beiden Drücke
zum Durchfluss-Steuerventil 48 weitergeleitet
wird. Alternativ könnte
das Durchfluss-Steuerventil 48 auch alleine durch den Druck
der Hebenseite gesteuert werden, der gegen eine Feder arbeitet (nicht
dargestellt).
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In
der in 1a gezeigten Ausführung wird als
erster Druck der Druck auf der Senkenseite des Motors (direkt entnommen
aus der Zuleitung B) betrachtet. Als zweiter Druck wird der Druck
des Druckmediums auf der Hebenseite des Motors (entnommen aus der
Zuleitung A) betrachtet. Dieser Druck wird nur im Senkenbetrieb,
wenn in der Steuerleitung 47 Druck ansteht, über die
Leitung 44 und das Durchschaltventil 49 dem Durchfluss-Steuerventil 48 zugeführt.
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Auch
in der in 1b gezeigten alternativen Ausführung mit
Direktsteuerung wird der Steuerleitung 47 das Druckmedium
nur im Senkenbetrieb zugeführt,
so dass dann das Durchschaltventil 49 durchschaltet und
die Leitung 44 von der Zuleitung zum Anschluss der Hebenseite
A mit der Leitung 43 zum Durchfluss-Steuerventil 48 verbindet.
Der zweite, dem Durchfluss-Steuerventil 48 zugeführte Druck ist
somit auch bei dieser Ausführung
der Druck des Druckmediums auf der Hebenseite des Motors.
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Die
beiden Drücke
werden im Durchfluss-Steuerventil 48 verglichen. Ist der
zweite Druck um den Betrag einer Lastschwelle größer als der erste Druck, wird
der Querschnitt der Zuleitung B verringert.
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Hieraus
ergibt sich die folgende Funktion der Ventilanordnung im Betrieb
des Motors 10:
Im Heben-Betrieb wird der Hebenseite
A Druckluft zugeführt.
Das Drosselrückschlagventil 46 besitzt
in dieser Durchflussrichtung keine Drosselwirkung. Die Bremse 12 wird
hierbei gelöst
wie oben beschrieben überwiegend
durch den Druck in den Lamellenzwischenräumen auf der Hebenseite sowie
zusätzlich durch
einen geringen, sich auf der Senkenseite B einstellenden Rückstaudruck
(Leitung 32 zum Ringraum 30 der Bremse). Das Durchfluss-Steuerventil 48 befindet
sich dann in der Ruhestellung, d. h. der Durchfluss durch den Anschluss
der Senkenseite B ist ungehindert.
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Im
Senken-Betrieb wird dem Anschluss der Senkenseite B Druckluft zugeführt. Das
Durchfluss-Steuerventil 48 gibt zunächst den Durchfluss frei, so
dass Druckluft zum Anschluss B der Senkenseite des Motors 10 fließt. Durch
die Druckwirkung auf das Bremselement 22 über die
Fläche 24 und
unterstützt
durch den Druckraum 30 (versorgt über die Leitung 32) wird
die Bremse gelöst
und der Motor läuft
in Senken-Richtung an.
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Die
zur Hebenseite A hin (in Umfangsrichtung zwischen Auspuff 20 und
dem Druchluftanschluss A der Hebenseite) komprimierte Luft wird über das
Drosselrückschlagventil 46 geleitet,
wobei in diesem Fall die Drossel derart wirkt, dass ein Rückstaudruck
aufgebaut und aufrechterhalten wird.
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Dieser
durch das Drosselrückschlagventil 46 erzeugte
Rückstaudruck
steht auch über
die Leitung 44 an einem P-Anschluss des Durchschaltventils 49 an.
Im Senken-Betrieb schaltet das 3/2 Wegeventil 49 entgegen
seiner Druckfeder 45 durch. Es leitet somit in dieser durchgeschalteten
Ventilstellung den Rückstaudruck über die
Leitung 43 als Steuerdruck zum Durchfluss-Steuerventil 48.
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Abhängig von
der abgesenkten Last stellen sich nun verschiedene Druckverhältnisse
ein. Wird keine oder nur sehr geringe Last abgesenkt, so stellt sich
an der Regelventil-Einheit 50 kein wesentlicher Druckunterschied
zwischen dem ersten Druck (Senken-Leitung B) und dem zweiten Druck
(Heben-Leitung A) ein, weil der Motor 10 dann keine starke
Verdichtungswirkung in Umfangsrichtung zwischen Auspuff 20 und
dem Druckluftanschluss A der Hebenseite erzeugt.
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Wird
hingegen eine hohe Last abgesenkt, bewirkt die entsprechende Beaufschlagung
des Motors mit dieser Last eine Verdichtungswirkung, bei der Druckluft
in Umfangsrichtung zwischen Auspuff 20 und dem Druckluftanschluss
A der Hebenseite stärker
verdichtet wird. Diese Verdichtungswirkung steigt mit zunehmender
Last. Hierbei ergibt sich eine erhebliche Druckdifferenz der beobachteten
Drücke (Hebenseite
A und Senkenseite B) an der Regelventil-Einheit 50, wobei
der zweite Druck deutlich größer ist
als der erste Druck.
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In
diesem Fall wird nun der Senken-Lastzustand erkannt, in dem die
Regelventil-Einheit 50 den Durchfluss zum Anschluss B der
Senkenseite des Motors 10 verringert, indem der Rückstaudruck über das
durchgeschaltete 3/2-Wegeventil 49 und im weiteren Verlauf über die
Steuerleitung 43 zum Durchfluss-Steuerventil 48 geleitet
wird, welches den Querschnitt einer Durchgangsöffnung verkleinert und somit
einen größeren Strömungswiderstand
in der Zuleitung des Anschlusses B der Senkenseite darstellt.
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In
der Folge fließt
weniger Druckluft zum Anschluss der Senkenseite B. Der Betrieb des
Motors in Senken-Richtung wird hierbei aber dennoch aufrechterhalten,
allerdings bei deutlich geringerem Verbrauch an zugeführter Druckluft.
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Die
Wirkung der Regelventil-Einheit 50 lässt sich anhand von 5 deutlich
zeigen. Hier ist zunächst
mit gestrichelter Linie die Senkgeschwindigkeit (linke Seite) und
der Luftverbrauch (rechte Seite) für den Fall einer herkömmlichen
Ventilanordnung ohne das Regelventil 50 gezeigt.
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Wie
den gestrichelten Linien zu entnehmen ist steigt die Senkgeschwindigkeit
mit höherer
Last (angegeben in Prozent der Nennlast) an. Der Luftverbrauch ist
jedoch nahezu konstant.
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Mit
den durchgezogenen Linien sind die entsprechenden Kurven bei Verwendung
des Ventils 50 dargestellt. Bei der gewählten Einstellung der Lastschwelle
wird die Durchflussbegrenzung der Ventileinheit 48 etwa
ab 30% der Nennlast wirksam.
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Auf
der linken Seite von 5 zeigt sich ab ca. 30% Nennlast
eine Verringerung der Senkgeschwindigkeit gegenüber dem Vergleichsgerät (gestrichelte
Linie). Im Bereich von ca. 30–ca.
60% der Nennlast steigt die Senkgeschwindigkeit mit steigender Last
nicht an, sondern zeigt sogar eine fallende Tendenz. Entsprechend
verhält
sich auch der Luftverbrauch, der ab einer Last von ca. 30% der Nennlast
deutlich absinkt und ab ca. 60% der Nennlast weitgehend konstant,
jedoch auf einem erheblich niedrigeren Niveau als beim Vergleichsgerät bleibt (im
gezeigten Beispiel ca. 12% hiervon). Wie aus den Kurven zu entnehmen
ist, ergibt sich somit im Senkenlastbetrieb eine erhebliche Verringerung
des Luftverbrauches (die nur zu einem geringen Teil durch die aufgrund
der geringeren Senkgeschwindigkeit längere Laufzeit kompensiert
wird). Im Gesamtbetrieb, d. h. wechselnder Heben- und Senken-Betrieb mit
verschiedenen Lasten wird die Gesamteinsparung auf ca. 30% relativiert.
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Nachfolgend
wird im Hinblick auf 3a–3c eine
erste Ausführungsform
eines Durchfluss-Steuerventils 148 einer Regelventil-Einheit 150 beschrieben.
Die Regelventil-Einheit 150 ist, wie aus 2b ersichtlich,
direkt am Motorgehäuse unterhalb
der Motorbuchse 14 in der Zuleitung der Senkenseite B angeordnet.
Sie umfasst ein in 2b nur schematisch dargestelltes
Durchschaltventil 49 sowie das in 3a–3c gezeigte
Durchfluss-Steuerventil 148, das als zylindrische Baugruppe
mit einer mittleren Austrittsöffnung 152 ausgebildet
ist.
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Wie
aus dem Längsschnitt 3c hervorgeht
umfasst das Durchfluss-Steuerventil 148 einen in einer äußeren Hülse 156 axial
verschieblich angeordneten Kolben 154 mit einer zentralen
Bohrung 158. Die äußere Hülse 156 ist
fest mit einem feststehenden Verschlussstopfen 160 verbunden,
wobei der Stopfen 160 so angeordnet ist, dass an ihm vorbei strömende Druckluft
durch Bohrungen 151 zur Austrittsöffnung 152 strömen kann.
Je nach Stellung des Kolbens 154 in Abhängigkeit vom Rückstaudruck
bilden dessen Bohrung 158 und der Stopfen 160 eine Durchgangsöffnung 162 von
variablem Querschnitt. Die Durchgangsöffnung 162 bildet
die Verbindung zwischen einem Ventileingang 164 und der
Austrittsöffnung 152.
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Innerhalb
der äußeren Hülse 156 sind
beidseits des Kolbens 154 Druckräume gebildet, in denen ein
anstehender Druck in Richtung auf eine axiale Verschiebung des Kolbens 154 wirkt.
Ein in 3c links des Kolbens 154 dargestellter
erster Druckraum 166 wird mit dem ersten Druck (aus dem
Anschluss der Senkenseite B) über
eine Bohrung 153 beaufschlagt, während ein in 3c rechts
dargestellter zweiter Druckraum 168 mit dem zweiten Druck (Rückstaudruck
der Hebenseite A) über
die Leitung 44, das Durchschaltventil 48 und die
Steuerleitung 43 beaufschlagt ist. Der verschiebliche Kolben 154 wirkt somit
als Druckwaage, in der die beiden Drücken verglichen werden und
sich eine Axialposition entsprechend dem Vergleich der Drücke einstellt.
Hierbei ist der Kolben 154 durch eine Feder 170 zusätzlich beaufschlagt,
so dass er sich in der Ruhestellung am rechtsseitigen Anschlag befindet
(Durchgangsöffnung 162 voll
geöffnet).
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Das
so aufgebaute Durchfluss-Steuerventil 148 realisiert die
oben erläuterte
Funktion innerhalb der Regelventil-Einheit 50 gemäß 1a, 1b. Übersteigt
der Druck im zweiten Druckraum 168 den Druck im ersten
Druckraum 166 um einen Betrag, der durch die Kraft der
Feder 170 vorgegeben ist, so beginnt der Kolben 154 sich
nach links zu verschieben, so dass sich der Querschnitt der Öffnung 162 verringert.
So stellt sich im Senkenlastzustand, wenn der zweite Druck erheblich
höher ist
als der erste Druck, eine Axialposition des Kol bens 154 derart
ein, dass sich die Zufuhr von Druckluft zur Senkenseite B wie gewünscht verringert.
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Nachfolgend
wird eine weitere Ausführungsform 250 einer
Regelventil-Einheit im Hinblick auf 4a–4d erläutert.
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Auch
die Regelventil-Einheit 250 ist wie in 4d dargestellt
direkt am Motorgehäuse
angebracht. Sie umfasst ein Durchschaltventil 249 und ein Durchfluss-Steuerventil 248.
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Das
Durchschaltventil 249 weist einen in einer Bohrung axial
verschieblich angeordneten Schaltkolben 247 auf. Abhängig von
einem Steuerdruck, der über
die Leitung 47 vom Steuerventil 42 zugeführt wird
(siehe 1a–1b) verschiebt sich
der Kolben 247. In seiner Grundstellung trennt der Schaltkolben 247 die
Leitung 44 vom Anschluss der Hebenseite A von der Leitung 43 zum
Durchfluss-Steuerventil 248. Wird über die Leitung 47 ein Steuerdruck
zugeführt,
so verschiebt sich der Kolben 247 so, dass die Leitungen 44 und 43 verbunden
sind und dem Durchfluss-Steuerventil 248 der Druck der Hebenseite
A zugeführt
wird.
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Das
Durchfluss-Steuerventil 248 ist als Druckwaage-Ventil mit
einem in einer Bohrung axial verschieblichen Kolben 254 ausgebildet.
Auf dem Kolben 254 wirken einerseits die Kraft einer Feder 270 und
der Druck vom Anschluss der Senkenseite B und von der anderen Seite
(sofern das Durchschaltventil 249 durchschaltet) der über die
Leitung 43 zugeführte
Druck vom Anschluss der Hebenseite A. Entsprechend den jeweiligen
Kraftverhältnissen
stellt sich eine Axialposition des Kolbens 254 ein, bei
der dieser je nach Position die quer verlaufende Bohrung zum Anschluss
der Senkenseite B des Motors 10 (siehe 4d)
mehr oder weniger verschließt.
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Somit
realisiert die Regelventileinheit 250 die oben erläuterte Funktion
gemäß 1a–1b.
Im Heben-Betrieb befindet sich der Kolben 254 in einer Ruheposition,
in der der Zugang zur Senkenseite B vollständig geöffnet ist. Im Heben-Betrieb
schaltet das Durchschlagventil 249 den Druck vom Anschluss der
Hebenseite A zum Durchfluss-Steuerventil 248 durch. Beim
Absenken einer nur geringen Last reicht der dortige Rückstaudruck
allerdings nicht aus, um am Durchfluss-Steuerventil 248 den
Kolben 254 gegen die Kraft der Feder 270 zu verschieben.
Erst im Senken-Lastzustand, d. h. wenn die abgesenkte Last oberhalb
einer durch die Feder 270 vorgegebenen Lastschwelle liegt,
ergibt sich am Anschluss der Hebenseite A ein ausreichend hoher
Rückstaudruck
vor dem Drosselrückschlagventil 46,
so dass sich der Kolben 254 gegen die Feder 270 verschiebt
und so dem freien Querschnitt im Zugang zum Anschluss der Senkenseite
B wie gewünscht
verringert.
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Zu
den gezeigten Ausführungen
sind eine Anzahl von Alternativen denkbar:
- – Statt
der am Motor 10 vorgesehenen integrierten Bremse 12 kann
eine separate Bremseinheit vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit
lässt sich
hierbei in gleicher Weise realisieren.
- – Während bei
den gezeigten Ausführungen
von Durchfluss-Steuerventilen 148, 248 der Anschlag der
Feder 170, 270 jeweils fest war, kann es vorteilhaft
sein, diesen Anschlag verstellbar auszuführen, bspw. indem die Feder 170, 270 auf
einer Schraube anliegt, so dass die Anschlagposition durch Drehen
der Schraube veränderlich
ist. So lässt
sich die Lastschwelle einstellen, ab der die Regelventil-Einheit wirksam wird.
Wie aus 5 ersichtlich, verhält sich
die dortige Vorrichtung bis ca. 30% der Nennlast (Lastschwelle)
gegenüber einer
nicht mit der Regelventil-Einheit versehenen Vorrichtung identisch.
Diese Lastschwelle ist durch die Federkraft, und damit insbesondere durch
Verschiebung des Anschlags der Feder 170, 270 einstellbar.
- – Wie
weiter aus der Kennlinie 5 (linke Seite) ersichtlich,
zeigt sich bei der dort untersuchten Vorrichtung ein Regelverhalten
hauptsächlich
im Bereich von ca. 30% bis ca. 65% der Nennlast. Der Verlauf der
Kennlinie in diesem Bereich kann insbesondere durch Wahl der Federkennlinie
beeinflusst werden. Während
die dargestellte Kennlinie sich bei linearer Federcharakteristik
einstellte, könnte
mit nicht-linearer Federcharakteristik ein anderes Regelverhalten
realisiert werden.