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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Hydraulikaggregat, insbesondere für Schrottscheren und Schrottpressen
mit mindestens einer Antriebseinheit, mindestens einem Öltank, einem
Nebenölkreislauf, einer
Filtereinheit und einer Ölwanne
für das
im offenen Kreislauf geführte
Hydrauliköl.
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Das Hydraulikaggregat für oben genannte Maschinen
dient dazu, insbesondere sauberes und richtig temperiertes Öl für die Verbraucher
in ausreichender Menge zur Verfügung
zu stellen.
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Bei bekannten Ausführungsformen
für Hydraulikaggregate
werden jeweils abhängig
von der Anzahl der erforderlichen Antriebseinheiten verschiedene Öltankgrößen bzw.
unterschiedliche Öltankquerschnitte
und unterschiedliche Anordnungen der Antriebseinheiten vorgesehen.
Stand der Technik ist dabei, die für das jeweilige Hydrauliksystem
optimale Ölqualität durch
einen separaten Hydraulikkreis, im folgenden Nebenölkreis genannt,
zur Verfügung
zu stellen. Dieser Nebenölkreis
besteht mindestens aus einer Heizeinrichtung einer Motor/Pumpeneinheit,
einer Nebenölkreisfiltereinheit
und einer Kühleinheit. Dabei
werden abhängig
von der Größe des Öltanks unterschiedlich
große
Motor/Pumpeneinheiten, Nebenölkreisfilter,
Kühler,
Heizstäbe,
und insbesondere auch unterschiedliche Nennweiten für die zugehörigen Rohrleitungen
verwendet. Stand der Technik ist weiterhin, das von der Maschine
in den Öltank
laufende Öl
mit Hilfe einer Rücklauffiltereinheit
zu reinigen bevor es in den Öltank
gelangt. Aufgrund der großen
und schwankenden Ölmengen
im Rücklauf sowie
der geringen gleichmäßigen Ölmengen
im Nebenölkreis
unterscheiden sich dabei Rücklauffilter und
Nebenölkreisfilter
in der Filtergröße, der
Filterart und der Filterteinheit. Üblich ist auch bei den Öltanks eine
Trennung in einen Rein- und in einen Schmutzraum. Da der Rücklauffilter
gröber
filtert als der Nebenölkreisfilter
gelangt das Rücklauföl in den Schmutzraum.
Von dort saugt die Motor/Pumpeneinheit des Nebenölkreises, filtert und heizt
bzw. kühlt das Öl und schickt
es so aufbereitet in den Reinraum. Von dort saugen die Pumpen des
Hauptölkreises
an. Durch die Vielfalt der verwendeten Bauteile ist nicht nur ein großer Aufwand
bei der Herstellung, sondern auch bei der Ersatzteilversorgung erforderlich.
Zum Stand der Technik gehört
es außerdem,
sogenannte Konstantpumpen zu verwenden, die mit weitgehend konstanter
Drehzahl eine bestimmte Ölmenge
umpumpen. Bei Einsatz derartiger Konstantpumpen entstehen hohe Energieverluste,
wenn das Ölvolumen bei
der Maschine gerade nicht benötigt
wird und die Pumpen auf Umlauf geschaltet sind. Diese Konstantpumpen
und auch Pumpen mit nicht ausreichend schnellem Regelverhalten verursachen
im Betrieb nicht erwünschte
Stromspitzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, ein Hydraulikaggregat vorzuschlagen, bei dem insbesondere
die aufgeführten
Probleme nicht bestehen und das mit möglichst geringem Aufwand montiert werden
kann sowie einen im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Platzbedarf
hat.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein
gattungsgemäßes Hydraulikaggregat
vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine
Antriebseinheit mit jeweils zugehörigem Hauptantriebsmotor und
Pumpen und der Anzahl der Antriebseinheiten entsprechenden Motor/Pumpeneinheiten
für den
Nebenölkreislauf,
Kühleinrichtungen, Luftfilter,
Heizeinrichtungen sowie mit einem Öltank und einer Filtereinheit
zu einer Aggregateinheit zusammengefasst werden. Erfindungsgemäß werden also
standardisierte Elemente zu einer Aggregateinheit zusammengefasst,
wobei ausgehend von einer Aggregateinheit mit einer Antriebseinheit
mit einem Hauptantriebsmotor, einer Motor/Pumpeneinheit für den Nebenölkreislauf,
einer Kühleinrichtung,
einem Luftfilter, einer Heizeinrichtung sowie einem Öltank und
einer Ölfiltereinheit
eine beliebige Anzahl derartiger Aggregateinheiten zu einer Hydraulikbaureihe zusammengefasst
werden kann. Die Anzahl dieser Aggregateinheit bestimmt sich dabei
aus den betrieblichen Anforderungen.
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Es hat sich als günstig erwiesen, Aggregateinheiten
mit ein, zwei oder drei Antriebseinheiten zu bilden, wobei zu jeder
Antriebseinheit ein Hauptantriebsmotor und entsprechende Pumpen,
eine Motor/Pumpeneinheit für
den Nebenölkreislauf,
eine Kühleinrichtung
und ein Luftfilter gehört.
Jede dieser Aggregateinheiten besteht aber nur aus einem Öltank und
einer Ölfiltereinheit.
Es hat sich als günstig erwiesen,
die Breite und Höhe
der Aggregateinheiten konstant zu halten und die Länge mit
der Anzahl der Antriebseinheiten immer um dasselbe Rastermaß zu vergrößern. Damit
kann insbesondere auch der Querschnitt des Öltankes über die gesamte Länge der
Hydraulikaggregatbaureihe identisch gestaltet werden. Nach einem
Baukastenprinzip können,
ausgehend von einer Aggregateinheit mit ein, zwei oder drei Antriebseinheiten,
erfindungsgemäß auch mindestens
zwei Aggregateinheiten mit gerader oder ungerader Anzahl von Antriebseinheiten
zu einer Hydraulikaggregatbaureihe zusammengefügt werden. Es würden also
insgesamt nur drei verschiedene Grundaggregateinheiten mit einem,
zwei oder drei Antriebseinheiten benötigt, die dann auf einfache Weise
zu einer Vielzahl von Aggregateinheiten in einer Baureihe zusammengefügt werden
könnten. Hierbei
hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
die Lufträume
der Öltanks
mit einer Kompensationsleitung zu verbinden, um einen Druckausgleich
zu erreichen. Zum Ausgleich des Ölstandes
zwischen den einzelnen Öltanks
ist ein Kompensator vorgesehen.
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Entsprechend Anspruch 7 besteht jede
Aggregateinheit, insbesondere solche mit ein oder zwei oder drei
Antriebseinheiten aus einem Öltank
mit einer Ölablasseinrichtung
einer verschließbaren
Reinigungsöffnung,
einer Filtereinheit, einer Niveau und Temperaturüberwachung einer Ölwanne,
einem Transportrahmen mit Anhebevorrichtung, einer Rücklaufleitung
sowie der Anzahl der Antriebseinheiten entsprechenden Anzahl von
Motor/Pumpeneinheiten für
den Nebenölkreislauf,
Kühlern,
Luftfiltern und elektrischen Heizeinrichtungen. Diese Aggregateinheiten
sind von den äußeren Abmessungen
so gewählt,
dass der Transport in einem Standardcontainer möglich ist. Dabei besitzt jede
Aggregateinheit eine integrierte Ölwanne, die den Vorschriften
des Wasserhaushaltsgesetzes entspricht. Diese Ölwanne ist so dimensioniert,
dass Restölmengen
während des
Transportes, z.B. aus unzulässig
abgedichteten Flanschverbindungen aufgefangen werden.
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Die Filterfunktionen für den Hauptöl- und Nebenölkreislauf
können
erfindungsgemäß in einem einzigen
Filtergehäuse
untergebracht sein, wobei für beide
Kreisläufe
identische Filterelemente, die insbesondere als Feinfilter ausgelegt
sind, verwendet werden.
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Die Leitungen der Motorpumpeneinheiten
für den
Nebenölkreislauf
sind erfindungsgemäß an die Rücklaufleitung
der Maschine angeschlossen und insbesondere durch ein Rückschlagventil
von den Ölmengenschwankungen
der Rücklaufleitung
abgekoppelt. Um einen Filterwechsel zu ermöglichen, ohne dass das gesamte
im System der Maschine befindliche Öl abgelassen werden muss, ist
erfindungsgemäß in der
Rücklaufleitung
eine elektrisch abgesicherte Absperrklappe vorhanden.
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Von besonderer Bedeutung ist es,
dass für die
gesamte Hydraulikbaureihe jeweils nur ein Typ insbesondere für Antriebseinheit,
Motorpumpeneinheit für
den Nebenölkreislauf,
Kühl- und
Heizeinrichtungen, Niveau und Temperaturüberwachung, Ölfilterelement,
Filtergehäuse,
Luftfilterelement benötigt wird.
Außerdem
kann auch für
alle Nebenölkreisrohre
eine einheitliche Nennweite gewählt
werden. Jede Antriebseinheit kann zusätzlich aus einem Standardmotor
mit einem Wellenende, zwei daran befestigten baugleichen, leistungsgeregelten
Pumpen und einer Steuer-Spülölpumpe mit
Druckregelung und Druckabsicherung bestehen. Die Fördermenge
der Pumpen ist durch eine geeignete Pumpensteuerung kontinuierlich
oder in beliebig vielen Stufen leistungskonstant von einem Förderstrom
O bis auf einen maximalen Förderstrom
verstellbar. Zu keinem Zeitpunkt müssen im Betrieb bei dem erfindungsgemäßen System Ölmengen
von den Pumpen in einen Umlauf zum Tank geschaltet werden. Durch
die Verwendung leistungsgeregelter Pumpen und separater Steuerölpumpen überschreitet
die Stromaufnahme des Antriebsmotors über den gesamten Druckbereich
der Pumpen niemals den am Leistungsregler der Pumpen eingestellten
Wert. Bei Ausfall einer Betriebseinheit kann die Maschine mit den
verbleibenden Antriebseinheiten weiter betrieben werden, wobei die
Maschinensteuerung sich automatisch an die veränderten Bedingungen anpaßt.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten 1 bis 5 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
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1 eine
Hydraulikaggregatbaureihe für eins
bis sechs Antriebseinheiten A1 bis A6,
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2 eine
einzelne Antriebseinheit,
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3 eine
Aggregateinheit für
eine Antriebseinheit in vergrößerter Darstellung
zu 1,
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4 Filterkonzept
nach dem Stand der Technik für
eine Aggregateinheit mit einer Antriebseinheit,
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4a das
Schema des Vollstromfilterkonzeptes für eine Aggregateinheit mit
einer Antriebseinheit,
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4b das
Schema des Vollstromfilterkonzeptes für eine Aggregateinheit mit
zwei Antriebseinheiten,
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5 einen
Vergleich für
die Motorstromaufnahme bei Verwendung von Konstantpumpen nach dem
Stand der Technik (vgl. 5a)
und bei Verwendung der erfindungsgemäßen Hochleistungshydraulik
(vgl. 5b).
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In 1 ist
die Hydraulikaggregatbaureihe von einer Aggregateinheit A1 mit einer
Antriebseinheit 2 bis hin zu einer Aggregateinheit A6 mit
sechs Antriebseinheiten 2 dargestellt. Entsprechend 3 besitzt eine Aggregateinheit 1 mit
einer Antriebseinheit 2 einen Öltank 3 mit einer
verschließbaren
Ablaßöffnung 6 und
Reinigungsöffnung 7,
einer Filtereinheit 8 für Öl, einer
Niveau- und Temperaturüberwachung 9,
einer Ölwanne 10,
einem Transportrahmen 11 mit zugehöriger Anhebevorrichtung und
dem Anschluss für
die Rücklaufleitung 12 für das von
der Maschine zurücklaufende Öl. Jede
Antriebseinheit 2 besteht gemäß 2 im Wesentlichen aus einem Hauptantriebsmotor 23,
koaxial damit verbundenen, leistungsgeregelten Pumpen 20, 21 für den Hauptölkreislauf
und einer Pumpe 22 mit Druckregelung und Druckabsicherung
für den
Steuer- und Spülölkreislauf.
Das Steueröl
dient zum schnellen Verstellen der Pumpen bei niedrigen Drücken. Das
Spülöl versorgt die
Pumpenlager mit kühlem,
sauberem Öl
auch bei längerem
Stillstand der Maschine. Die Pumpen können mit einer Verstelleinheit
auf Förderstrom
O geschwenkt werden, wenn kein Öl
im System gebraucht wird. Dabei entsteht im Gegensatz zu den zum
Stand der Technik gehörenden
Konstantpumpen keine Verlustleistung durch umlaufende Ölströme.
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Abhängig von der Anzahl der Antriebseinheiten 2 hat
jedes Aggregat die entsprechende Anzahl von Motor/Pumpeneinheiten 13 und
Kühleinheiten 14 für den Nebenölkreislauf,
Luftfiltern 15 und Heizstäben 16 (vgl. 3).
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Das in 1 dargestellte
Baukastenprinzip für
bis zu sechs Antriebseinheiten 2 besteht aus je einer Aggregateinheit
A1, A2, A3 für
ein bis drei Antriebseinheiten 2 und je zwei gekoppelten
Aggregateinheiten der Baureihe A1 bis A3 für die Aggregateinheiten A4
bis A6 mit 4 bis 6 Antriebseinheiten 2. Abhängig von
der Anzahl der Antriebseinheiten 2 wächst der im Querschnitt konstante Öltank 3, 3', 3'' nur in seiner Länge um das
Rastermaß R.
Im Gegensatz hierzu besitzen die zum Stand der Technik gehörenden Hydraulikaggregate
zylindrische Rundtanks mit verschieden großen Durchmessern, wobei sich bei
Veränderung
des Durchmessers des Tankes alle Anbauteile ebenfalls erheblich
verändern.
Dies wirkt sich bei der Herstellung nachteilig auf die Konstruktion,
die Beschaffung, die Fertigung und die Montage des Öltanks aus.
Bei der vorgeschlagenen Lösung wächst nur
die Länge
des Öltanks,
nicht aber der Öltankquerschnitt.
Er bleibt unabhängig
von der Anzahl der Aggregateinheiten konstant. Die gesamte Baulänge der
Hydraulikaggregatbaureihe wächst
mit der Anzahl der Antriebseinheiten 2 immer um dasselbe Rastermaß R.
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Bei den Aggregateinheiten A4 bis
A6 sind die Lufträume
der Öltanks 3', 3'' mit einer Kompensationsleitung 5 lösbar miteinander
verbunden. Bei den Aggregateinheiten A1 bis A3 ist jeweils nur eine Ölauffangwanne 10, 10', 10'' und ein zugehöriger Transportrahmen 11, 11', 11'' vorhanden, sodass diese Einheiten
als Ganzes transportiert werden können. Bei den Baureihen mit
vier bis sechs Einheiten A4 bis A6 sind die jeweils angrenzenden Öltanks 3', 3'' zum Ausgleich des Ölstandes
mit einem Kompensator 4 versehen, sodass die beiden miteinander
gekoppelten Öltanks
sich wie ein großer
Tank verhalten.
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Das Hydraulikschema nach 4 zeigt den Stand der Technik.
Der Hauptölkreislauf
HK besteht z.B. aus einer Antriebseinheit 25 mit einem
Motor und zwei Pumpen, einem Steuerblock für die Steuerung eines Differentialzylinders 24 als
Antrieb der Maschine und einem Rücklauffilter 26.
Der Nebenölkreislauf NK
besteht z.B. aus einer Motor/Pumpeneinheit 27, einem Nebenölkreisfilter 28 und
einem Kühler 29. Hauptölkreislauf
HK und Nebenölkreislauf
NK sind getrennt voneinander. Das Hydrauliköl für den Antrieb des Differentialrylinders 24 wird
dem Reinraum RR des Öltankes 30 entnommen
und nach Gebrauch über
den Rücklauffilter 26 in
gewisser Weise „vorgefiltert" in den Schmutzraum
SR des Öltankes 30 gegeben.
Aus dem Schmutzraum SR wird das Öl
mit Hilfe der Motorpumpeneinheit 27 entnommen und nach
Feinfilterung im Nebenölkreisfilter 28 dem
Reinraum RR zugeführt.
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Die Hydraulikschemata nach 4a und 4b zeigen die Hauptöl- und Nebenölkreisläufe sowie
den Öltank 3 bzw. 3' für die Aggregateinheiten A1
mit einer (4a) und A2
mit zwei Antriebseinheiten (4b).
Die Nebenölkreisläufe münden vor
dem Filter 8 in der Rücklaufleitung 12 des
Hauptölkreislaufes.
Durch die Rücklaufleitung 12 wird
das von der Maschine kommende Öl
des Hauptölkreislaufs
durch die Filtereinheit 8 in den Öltank 3 bzw. 3' geleitet. Außerdem ist
für den
Nebenölkreislauf
die Rohrleitung 17, das Rückschlagventil 18,
die Kühleinheit 14 und die
Motor/Pumpeneinheit 13 vorgesehen. Sowohl das gesamte von
der Maschine kommende Rücklauföl aus dem
Hauptölkreislauf
als auch das Öl
aus dem Nebenölkreislauf
können
mit der gleichen Filtereinheit 8 gereinigt werden. Um den
Nebenölkreislauf von
den Ölschwankungen
der Rücklaufleitung 12 zu entkoppeln,
sind die Rückschlagventile 18 vorgesehen.
Eine elektrisch abgesicherte Absperrklappe 19 ermöglicht einen
Filterwechsel, ohne dass das gesamte aus dem System kommende Öl abgelassen werden
muss. Der Öltank 3 bzw. 3' besitzt weiterhin das
Luftfilter 15 und die Heizeinrichtung 16. Durch
die erfindungsgemäße Kopplung
von Nebenölkreis-
und Rücklauffilter 8 mit
gleicher Filterfeinheit hat das aus dem Filter 8 austretende Öl immer
die höchstmögliche Reinheit.
Dadurch kann auf die bisher übliche Trennung
des Öltankes
in einen Schmutzraum SR und einen Reinraum RR verzichtet werden
und es gibt nur noch einen reinen Tankraum RR mit nur noch einer
Reinigungsöffnung 7 und
nur noch einem Ölablaßhahn 6 anstelle
der bisher doppelten Anzahl.
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In dem Diagramm der 5 sind die Motorstromaufnahmen S1 bei
dem erfindungsgemäßen Hydraulikaggregat
und die Motorstromaufnahme S2 bei zum Stand der Technik gehörigen Konstantpumpen
in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt. Bei Konstantpumpen oder auch bei nicht
ausreichend schnell verstellbaren Pumpen werden Stromspitzen im
elektrischen System erzeugt, die das Doppelte des Nennstromes N
des Motors erreichen können.
Diese Stromspitzen erhöhen
die Energiekosten und erzeugen starke thermische Belastungen des
Motors. Die leistungsgeregelten Pumpen 20, 21 und
der Einsatz einer separaten Steuerölpumpe 22 ermöglicht beim erfindungsgemäßen System
ein schnelles Verstellen der Einheit über den gesamten Systemdruckbereich. Dadurch
kann überraschenderweise
eine Begrenzung der Motorstromaufnahme S1 über den gesamten Druckbereich
von 0 bis max. 350 bar erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass
keinerlei Stromspitzen oberhalb des am Leistungsregler eingestellten
Nennstromwertes N auftreten.
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- 1
- Aggregateinheit
mit einer Antriebseinheit 2
- 2
- Antriebseinheit
HL2
- 3,
3', 3''
- Öltank
- 4
- Kompensator
für Ölstand zwischen zwei Öltanks
- 5
- Kompensationsleitung
für Luft
- 6
- Ölablaßeinrichtung
- 7
- Reinigungsöffnung (verschließbar)
- 8
- Filtereinheit
für Öl
- 9
- Niveau-
und Temperaturüberwachung
- 10,
10', 10''
- Ölauffangwanne
- 11,
11', 11''
- Transportrahmen
- 12
- Rücklaufleitung
für Öl von der
Maschine
- 13
- Motor/Pumpeneinheit
für Nebenölkreislauf
- 14
- Kühleinheit
für Nebenölkreislauf
- 15
- Luftfilter
- 16
- Heizeinrichtung
(elektrisch)
- 17
- Rohrleitung
für Nebenölkreislauf
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Absperreinrichtung
(elektrisch abgesichert)
- 20
- Pumpe
für Hauptölkreislauf
- 21
- Pumpe
für Hauptölkreislauf
- 22
- Pumpe
für Steuer-
und Spülölkreislauf
- 23
- Hauptantriebsmotor
- 24
- Differentialrylinder
für den
Antrieb der Maschine
- 25
- Antriebseinheit
- 26
- Rücklauffilter
- 27
- Motor/Pumpeneinheit
- 28
- Nebenölkreislauffilter
- 29
- Kühler
- 30
- Öltank
- A1
- Aggregateinheit
mit einer Antriebseinheit
- A2
- Aggregateinheit
mit zwei Antriebseinheiten
- A3
- Aggregat
mit drei Antriebseinheiten
- A4
- Aggregat
mit vier Antriebseinheiten (A2 + A2)
- A5
- Aggregat
mit fünf
Antriebseinheiten (A2 + A3)
- A6
- Aggregat
mit sechs Antriebseinheiten (A3 + A3)
- B
- Aggregatbreite
- N
- Aggregathöhe
- L
- Aggregatlänge
- R
- Rastermaß
- HK
- Hauptölkreislauf
- NK
- Nebenölkreislauf
- S1
- Motorstromaufnahme
mit HL2
- S2
- Motorstromaufnahme
mit Konstantpumpen
- N
- Nennstrom
- RR
- Reinraum
- SR
- Schmutzraum