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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung für einen
hydraulischen Windenantrieb mit einem mittels eines hydraulischen Gestänges fernsteuerbaren
Hauptsteuerschieber für den Windenantrieb sowie mit einem geschlossenen hydraulischen
Hilfssteuerkreis mit einer Servopumpe für die Fernsteuerung des Hauptsteuerschiebers,
der durch einen Steuerkolben im Hilfssteuerkreis verstellbar ist.
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In der üblichen Ausbildung einer solchen Steuereinrichtung ist am
Windenantrieb ein Handsteuerventil angeordnet, das durch einen Steuerhebel bedienbar
ist. Es hat sich jedoch in einer Reihe von Fällen als zweckmäßig erwiesen, den Bedienungsstand
der Winde vom Windenantrieb zu trennen, also zwischen dem Steuerventil, das aus
Zweckmäßigkeitsgründen beim Windenantrieb bleibt, und seinem Bedienungshebel eine
Fernsteuerung einzuschalten. Das ergibt einen Grundaufbau mit einem geschlossenen
hydraulischen Hilfssteuerkreis mit einer Servopumpe, über den der Hauptstenerschieber
einstellbar ist, wobei zu dieser Einstellung ein Steuerschieber im Hilfssteuerkreis
dient. Bei einer Fernsteuerung dieser Art tritt nun eine besondere Aufgabe auf,
nämlich die Sicherung der übereinstimmung zwischen der Stellung des Handsteuerhebels
und der Stellung des Windensteuerventils. Theoretisch müßte jeder Stellung des Handsteuerhebels
eine bestimmte Stellung des Steuerventils entsprechen, so daß es genügen sollte,
den Steuerhebel in eine bestimmte Stellung zu bringeen, um das Steuerventil entsprechend
einzustellen. Die Erfahrung zeigt aber, daß Steuerungen dieser Art leicht außer
Tritt fallen, d. h., daß der Mittelstellung des Steuerhebels nicht mehr die Mittelstellung
des Steuerventils entspricht. Außerdem hat es sich häufig als zweckmäßig erwiesen,
das Steuerventil auf Zwischenstellungen einzustellen, in denen eine Hubbewegung
mit stark verringerter Geschwindigkeit durchgeführt werden soll. Diese Aufgabe läßt
sich mit den üblichen Fernsteuerungen nicht ohne weiteres lösen.
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Schwierigkeiten dieser Art zu beseitigen, ist Aufgabe der Erfindung,
die bei der eingangs genannten hydraulischen Steuereinrichtung darin besteht, daß
der Hilfskolben im Hilfssteuerkreis mittelbar über einen von Hand bedienbaren Steuerschieber
Steuerbar und als Folgekolben des Steuerschiebers ausgebildet ist.
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Bei einer bekannten Steuerung, die zwar eine unmittelbare Steuerung
eines Stellorgans ist, aber gut zum Vergleich herangezogen werden kann, ist die
; Kolbenstange mit Durchlässen versehen; die über ein von Hand bedienbares Gleitventil
mit einer Kraftmittelquelle in Verbindung gesetzt werden können in der Weise, daß
je nach der Bewegungsrichtung des 4Gleiiventils Flüssigkeit auf die eine oder andere
; Kolbenseite gebracht werden kann. Die Verschiebungsbewegung der Kolbenstange dauert
so lange an, wie das Gleitventil aus seiner Mittelstellung ausgelenkt ist. Um die
Bewegung stillzusetzen, muß das Gleitventil von Hand in seine Mittelstellung zurück-
i geführt werden. Hier tritt die Möglichkeit einer Differenz zwischen der Stellung
des Handsteuerventils und der Einstellung des bewegten Teiles auf. Wenn dagegen
gemäß der Erfindung der Hilfssteuerkolben als Folgekolben des Steuerschiebers ausgebildet
ist, t so setzt er sich in der eingestellten Stellung des Handsteuerventils selbsttätig
dadurch still, daß er den Druckmittelzufluß absperrt. Die Stillsetzung ist nicht
mehr von der Bedienung des Handsteuerhebels abhängig. Dieser kann in der eingestellten
Stellung bestehenbleiben; trotzdem setzt sich der Antrieb selbsttätig still. Es
ist nicht mehr möglich, daß die Einstellung des Handsteuerhebels und des Windenantriebes
außer Tritt fallen.
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Die Erfindung sei nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Perspektivansicht
einer Steuereinrichtung für die Lade- und Löschvorrichtungen eines Schiffes, bestehend
aus einer Lastwinde und aus zwei Winden zum Toppen und Verschwenken des Ladebaumes,
F i g. 2 einen Schnitt durch eine in der Anlage der F i g.1 eingebaute Steuersäule,
F i g. 3 einen Schnitt durch eine in der Anlage nach F i g. 1 und 2 eingebaute Servoeinrichtung
in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 a das Steuerventil in größerem Maßstab, F i g.
4 einen Teilschnitt durch das von Hand zu betätigende Steuerventil.
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Die F i g. 1 zeigt eine Windenausrüstung mit einem Elektromotor 10
zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe 11 über ein Zahnradgetriebe 12 und eine Kupplung
13. Die Rohrleitungen 14, 15 führen zu und von der Pumpe zu einer insgesamt mit
16 bezeichneten Lastwinde und zu zwei kombinierten Topp- und Lastbaumschwenkwinden
17 bzw. 18, von denen lediglich die von Hand betätigten Steuerventile gezeigt sind.
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Die Winden besitzen jeweils einen Steuerhebel 19, der über einen nicht
gezeigten Verbindungsmechanismus mit dem von Hand zu betätigenden Steuerschieber
im Inneren des Ventilgehäuses 20 verbunden ist. Außerdem ist ein hydraulischer
Zylinder 21 oben am Ventilgehäuse angebracht.
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Der Elektromotor 10 treibt außerdem noch eine Servopumpe 22 an, die
hydraulisches Treibmittel aus der Rückleitung 15 durch eine Leitung 23 erhält und
es unter Druck in. eine Leitung 24 fördert. Diese Leitung führt mit ihren Abzweigungen
zu den beiden Steuersäulen 25, 26, die jeweils an einer von den Winden 16, 17 und
18 entfernt liegenden Stelle angeordnet sind und eigene Steuerhebel 27 bzw. 28 aufweisen.
Die eine Steuersäule 25 mit dem Hebel 27 dient dabei als Fernsteuerung für die Lastwinde
16, während die andere Steuersäule 26 mit dem Hebel 28 die Fernsteuerung für die
beiden Topp- und Verschwenkwinden 17 und 18 für den Ladebaum darstellt. Um diese
beiden Winden mit einem einzigen Hebel steuern zu können, ist der Hebel derart angeordnet,
daß er sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung verschwenkt werden
kann.
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Die F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Steuersäule. Die Leitung
24 ist hierbei durch einen Nippel 29 eingeführt, der seinerseits mit einer flexiblen
Hochdruckleitung 30 verbunden ist. Diese mündet in einen Steuerschieber 31, der
auf einer einem Servozylinder 33 zugeordneten Kolbenstange 32 axial verschiebbar
ist. Die axiale Verschiebebewegung des Steuerschiebers 31 erfolgt dabei durch eine
Steuerstange 34, die über eine nicht gezeigte Gelenkverbindung mit dem Handsteuerhebel
28 verbunden ist.
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F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch den Steuerschieber 31 und den diesem
zugeordneten Servozylinder 33. Die flexible Hochdruckleitung 30 ist über einen Nippel
35 an eine Bohrung 36 angeschlossen, die
ihrerseits zu einer mittig
liegenden ringförmigen Ausnehmung 37 führt. Zu beiden Seiten dieser ringförmigen
Ausnehmung 37 befinden sich zwei weitere ringförmige Ausnehmungen 38 und 39. Die
Kolbenstange 32 ist durch die Bohrung 40 im Steuerschieber 31 geführt und dichtet
dabei die drei ringförmigen Ausnehmungen 37, 38 und 39 gegeneinander ab. Die beiden
ringförmigen Ausnehmungen 38 und 39 stehen mit einer zurück zur Pumpe 11 führenden
Leitung über in F i g. 3 nicht gezeigte Kanäle in Verbindung.
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In der Kolbenstange 32 sind zwei voneinander getrennte Kanäle 41 und
42 mit je einer Öffnung 43 bzw. 44 vorgesehen, deren Durchmesser größer als die
Dicke der Stege zwischen den Ausnehmungen 37, 38, 39 ist und die so angeordnet sind,
daß in der Mittelstellung (F i g. 3, 3 a) eine Verbindung zwischen der mittleren
Ringausnehmung 37 und den beiden seitlichen Ringausnehmungen 38, 39 besteht. Wird
der Steuerschieber 31 aus dieser Mittelstellung nach links verschoben, so kommt
die Ringausnehmung 37 vor die Öffnung 44, wodurch eine Verbindung von der Ringausnehmung
37 über die Öffnung 44 zum Kanal 42 hergestellt wird, während die Öffnung 43 mit
der Ringausnehmung 38 verbunden wird. Bei einer Verschiebung des Steuerschiebers
nach rechts wird dagegen eine Verbindung von der Ringausnehmung 37 über die Öffnung
43 zum Kanal 41 hergestellt, wodurch der Kanal 42 über die Öffnung 44 mit der Ringausnehmung
39 in Verbindung kommt.
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Die Kolbenstange 32 ist axial durch den Servozylinder 33 hindurchgeführt,
der eine erste Kammer aufweist, die durch einen an der Kolbenstange 32 befestigten
Kolben 47 in zwei Teilkammern 45, 46 unterteilt ist. Der eine axiale Kanal 41 der
Kolbenstange 32 mündet über eine Öffnung 48 in die eine Teilkammer 45, während der
andere axiale Kanal 42 durch eine zweite Öffnung 49 in die äußere Teilkammer 46
mündet. Außerdem weist der Servozylinder jedoch noch eine zweite Kammer auf, die
ihrerseits durch einen auf der Kolbenstange 32 angebrachten Kolben 52 ebenfalls
in zwei Teilkammern 50 und 51 unterteilt ist. Dieser Kolben gleitet außerdem auf
einer Führungsstange 53 mit einer Innenbohrung 54, von der zwei kleine Bohrungen
55 und 56 zu den beiden Seiten des Kolbens 52 führen, wenn dieser in seine Mittelstellung
eingestellt ist. Sobald der Kolben aus seiner Mittelstellung bewegt wird, wird jedoch
eine dieser Bohrungen geschlossen.
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Eine Leitung 57 führt von der Teilkammer 50 und eine Leitung 58 von
der Teilkammer 51 weg; beide Leitungen sind zu dem hydraulischen Zylinder 21 oben
am Gehäuse des Handsteuerventils geführt. Die Leitungen 57, 58 sind jeweils an der
Oberseite bzw. an der Unterseite des Kolbens 59 in diesem Zylinder 21 angeschlossen
(s. F i g. 4).
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Ist der Steuerschieber 31
durch den Handhebel 28 (F i g. 2) in die in F i g. 3, 3 a dargestellte Mittelstellung,
die Stoppstellung, eingestellt, so fördert die Servopumpe Druckmittel zur mittleren
Ringausnehmung 37 und über die Öffnungen 43, 44 zu den beiden zum Pumpenrücklauf
führenden Ringausnehmungen 38, 39. Wird jetzt der Steuerschieber 31 über den Handsteuerhebel
28 beispielsweise nach links verschoben, so wird die bereits beschriebene Verbindung
vom Ringraum 37 über die Öffnung 44 zum Kanal 42 hergestellt, durch den Druckmittel
über die Öffnung 49 in die Teilkammer 46 gelangt, während die Teilkammer 45 über
die Öffnung 48, den Kanal 41 und die Öffnung 43 mit der Ablaufringausnehmung 38
in Verbindung gesetzt wird. Die Kolbenstange wird infolgedessen nach links verschoben.
Auf diese Weise wird Druckmittel aus der linken Teilkammer 51 über die Leitung 58
zu dem Zylinder 21 herausgedrückt, dessen Kolben 59 beispielsweise so bewegt wird,
daß der Schieber 65 des Handsteuerventils in die Hebestellung gebracht wird (F i
g. 4).
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Wie bereits vorstehend erläutert wurde, wird, wenn der Steuerschieber
31 beispielsweise nach links bewegt wird, die Kolbenstange 32 ebenfalls nach links
verschoben. Wird nun der Steuerschieber 31 vor der Mittelstellung angehalten, so
bewirkt diese Bewegung der Kolbenstange eine Verschiebung der beiden öffnungen 48
und 49 gegenüber den Ringausnehmungen 37, 38 und 39, wodurch wiederum das Gleichgewicht
in der Anlage hergestellt wird. Das heißt mit anderen Worten, die Kolbenstange 32
wird um einen entsprechenden Abstand aus ihrer Mittelstellung verschoben und bleibt
dann in dieser Stellung.
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Die Folge davon ist, daß lediglich eine kleine Menge Drucköles in
den Zylinder 21 eingeführt wird, um den Steuerschieber aus seiner Mittelstellung
in Richtung auf die Hebestellung zu bewegen. Der Steuerschieber wird damit um einen
Abstand verschoben, der dem Verschiebungsweg des Steuerventils proportional ist.
Er kann infolgedessen auf beliebige Zwischenstellungen eingestellt werden.
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Wird der Kolben in seine Mittel- oder Stoppstellung zurückbewegt,
so ermöglichen die beiden Bohrungen 55, 56 einen Ausgleich eines möglicherweise
bestehenden Druckunterschiedes zwischen den beiden Seiten des Kolbens 52. Auf diese
Weise wird eine richtige Einstellung der Anlage in die Mittelstellung gewährleistet.
Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, daß die Steuerhebel 27 und 28 ebenso wie
der Schieber 65 des Handsteuerventils unter der Wirkung von einander entgegenwirkenden
Federn stehen, durch welche diese Teile in die Mittelstellung gedrückt werden.
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Außerdem steht mit der Ringausnehmung 37 ein Überdruckventil in Form
einer Kugel 60 in einer Bohrung 61 in Verbindung. Die Kugel wird hierbei
normalerweise durch eine Druckfeder 62 gegen ihren Sitz gedrückt. Bei Auftreten
eines entsprechenden Überdruckes, beispielsweise etwa 20 kg/cm2, wird die Kugel
von ihrem Sitz abgehoben, so daß das Öl über eine Bohrung 63 in eine der Ringausnehmungen
38 oder 39 gelangen kann. Wie bereits vorstehend erläutert, stehen diese Ausnehmungen
mit der Rückführungsleitung zur Pumpe 11 in Verbindung. Die Rückführung erfolgt
dabei vorzugsweise durch eine Leitung 64, die an die Rückführungsleitung 15 der
Hauptpumpe angeschlossen ist.
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Der in F i g. 4 mit 65 angezeigte, von Hand zu betätigende Steuerschieber
ist bekannt, so daß auf eine Darstellung im einzelnen verzichtet werden kann.
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Vorstehend wurde lediglich eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Eine mögliche andere Ausführungsform besteht beispielsweise darin, daß an Stelle
des axial verschiebbaren Schiebers 31 ein drehbares Ventilglied in einer zylindrischen
Bohrung vorgesehen wird, die axial und radial im Abstand voneinander befindliche
Durchlässe für die Zuführung und den Auslaß des hydraulischen Strömungsmittels in
die bzw. aus der Bohrung ausweist. Zwei
weitere Durchlässe können
in die Kanäle 41, 42 münden, während Ausnehmungen am Umfang. des drehbaren Teiles
derart angeordnet sind, daß die gewünschten Verbindungen zwischen den einzelnen
Durchlaßöffnungen geschaffen werden, die dann durch eine entsprechende Drehbewegung
des drehbaren Ventilgliedes geschaltet werden.