DE4020111A1 - Steuervorrichtung zum lastabhaengigen zuschalten eines hydraulischen zuschaltmotors zu einem grundlastmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei Erdbohrgeräten mit hydraulischem Drehantrieb, z. B. bei Gesteinsbohrgeräten oder Schneckenbohrern, ist es bekannt, den Bohrstrang mit einem Drehantrieb anzu­ treiben, der zwei Hydromotoren aufweist. Normalerweise ist nur der eine Hydromotor, der einen Grundlastmotor bildet, eingeschaltet. Wenn der Drehwiderstand sich erhöht, so daß der Grundlastmotor nicht mehr imstande ist, das erforderliche Drehmoment aufzubringen, wird ein Zuschaltmotor eingeschaltet, der dann den Grund­ lastmotor unterstützt. Normalerweise sind beide Hydro­ motore von gleichem Aufbau und von gleicher Leistung. Beide Motore sind ständig mit demselben Zahnkranz des zu drehenden Gestänges gekoppelt. Die Steuervorrichtung zum Zuschalten des Zuschaltmotors besteht aus einem manuell zu betätigenden Ventil, das in der Nähe der beiden Motore angeordnet ist. Zum Betätigen der Steuer­ vorrichtung muß die Bedienungsperson sich zu der bei den Motoren angeordneten Steuervorrichtung begeben und diese umschalten. Wenn die Motore an einem Schlitten angeordnet sind, der längs eines Bohrmastes verfahrbar ist, muß die Bedienungsperson am Bohrmast hochsteigen, um die Steuervorrichtung zu betätigen. Dies ist nicht nur zeitaufwendig und teuer, sondern auch gefährlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer­ vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die automatisch arbeitet, keinen Zeitverlust bei der Umschaltung verursacht und Fehlfunktionen ausschließt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung erfolgt in Abhängigkeit von dem am Grundlastmotor herrschenden Betriebsdruck eine Zuschaltung des Zuschaltmotors, wenn dieser Betriebsdruck einen oberen Grenzwert erreicht hat.

Wenn die Pumpe, die die Motore mit hydraulischer Leistung versorgt, mengengeregelt ist und einen im wesentlichen konstanten Förderstrom pro Zeiteinheit erzeugt, variiert der Druck am Grundlastmotor ent­ sprechend der Last. Da die Last vor und nach dem Umschalten als gleich angenommen werden kann, sinkt der Betriebsdruck am Grundlastmotor, sobald der Zuschalt­ motor eingeschaltet worden ist. Unter der Annahme, daß beide Motore gleich sind, sinkt der Betriebsdruck nach dem Einschalten des Zuschaltmotors auf die Hälfte desjenigen Betriebsdrucks, der zuvor geherrscht hatte, als nur der Grundlastmotor eingeschaltet war. Würde die Schaltvorrichtung immer nur auf denselben Grenzwert reagieren, dann würde nach dem Einschalten des Grund­ lastmotors und nach dem Absinken des Betriebsdrucks der Grundlastmotor wieder ausgeschaltet werden. Dies hätte ein ständiges Einschalten und Ausschalten des Grund­ lastmotors zur Folge. Nach der Erfindung hat die Schaltvorrichtung ein Hysterese-Verhalten. Dies bedeutet, daß das Einschalten des Zuschaltmotors bei einem oberen Grenzdruck erfolgt und daß das Betriebs­ losschalten des Grundlastmotors bei einem unteren Grenzdruck erfolgt, der wesentlich kleiner ist als der obere Grenzdruck.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung eignet sich nicht nur zur Steuerung hydraulischer Drehmotore, sondern auch zur Steuerung hydraulischer Linearmotore, beispielsweise von Kolben-Zylinder-Einheiten. Auch hier tritt das Problem auf, daß normalerweise eine einzige Kolben-Zylinder-Einheit die Grundlast bewältigt, daß beim Auftreten einer höheren Belastung aber die Zuschaltung einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit erforderlich ist.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß für die Durch­ führung von Arbeiten die hohen Lieferdrücke moderner Hydraulikpumpen ausgenutzt werden können, wobei die Arbeit von einem einzigen, mit hohem Betriebsdruck arbeitenden Grundlastmotor bewältigt wird. Lediglich wenn die Leistungsfähigkeit des Grundlastmotors nicht mehr ausreicht, wird automatisch der Zuschaltmotor zugeschaltet, der den Grundlastmotor unterstützt. Die Abschaltung des Zuschaltmotors erfolgt ebenfalls voll­ automatisch. Auf diese Weise kann das Pumpenaggregat mit hohem Wirkungsgrad und guter Energieausbeute mit relativ geringem Mengenstrom an Druck betrieben werden.

Im einfachsten Fall kann die Steuervorrichtung so ausgebildet sein, daß sie den Betriebsdruck am Grund­ lastmotor mißt und bei dem oberen Grenzdruck und bei dem unteren Grenzdruck jeweils ein Signal liefert, das dann in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Grundlastmotors zur Bildung eines Steuersignals für den Grundlastmotor weiterverarbeitet wird. Diese Signal­ verarbeitung kann elektrisch, z. B. mit einem Mikro­ prozessor, erfolgen. Bei dem rauhen Einsatz bei Erd­ bohrgeräten u. dgl. kann jedoch eine hydraulische Steuer- und Schaltvorrichtung zweckmäßiger sein, da sie gegen Störungen und Beschädigungen unempfindlicher als eine elektrische Steuervorrichtung ist.

Es ist nicht erforderlich, daß der Grundlastmotor ein einziger Motor ist. Der Grundlastmotor kann auch aus zwei oder noch mehr Einzelmotoren bestehen, die ständig eingeschaltet sind und denen bei Bedarf ein Zuschalt­ motor zugeschaltet wird. Ferner besteht die Möglich­ keit, mehrere Zuschaltmotore schrittweise in Abhängig­ keit von dem Betriebsdruck zuzuschalten, wobei bei Erreichen eines oberen Grenzdrucks zunächst ein Zuschaltmotor zugeschaltet wird. Wenn mit beiden Motoren gemeinsam der obere Grenzdruck wiederum erreicht wird, kann ein zweiter Zuschaltmotor zuge­ schaltet werden.

Die erfindungsgemäße Steuerung ist insbesondere für den Einsatz bei Erd- und Gesteinsbohrgeräten bestimmt, bei denen am vorderen Ende eines Bohrstrangs ein Bohrwerk­ zeug angeordnet ist. Die Steuervorrichtung wird hier für den Drehantrieb des Bohrstranges eingesetzt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Steuervorrich­ tung mit Steuerschieber und Stellschieber bei Niedriglast und Rechtsdrehung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 bei Hochlast und Rechtsdrehung,

Fig. 3 die Steuervorrichtung bei Niedriglast und Linksdrehung,

Fig. 4 die Steuervorrichtung bei Hochlast und Links­ drehung,

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Abhängig­ keit des Verschiebeweges des Steuerschiebers in Abhängigkeit vom Betriebsdruck bei dem Aus­ führungsbeispiel der Fign. 1-4,

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel bei Niedriglast und Linksdrehung,

Fig. 7 das zweite Ausführungsbeispiel bei Hochlast und Linksdrehung,

Fig. 8 das zweite Ausführungsbeispiel bei Rechts­ drehung, und zwar sowohl bei Hochlast als auch bei Niedriglast und

Fig. 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ab­ hängigkeit des Verschiebeweges des Steuer­ schiebers in Abhängigkeit vom Betriebsdruck bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fign. 6-8.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-5 fördert eine Pumpe 10 aus einem Sumpf 11 Druckflüssigkeit an eine Druckleitung 12. Zum Tank 11 führt eine drucklose Rücklaufleitung 13 zurück. Die Leitungen 12 und 13 sind über ein manuell zu betätigendes Richtungssteuerventil 14 mit Versorgungsleitungen 15 und 16 verbunden. Diese Versorgungsleitungen sind unmittelbar an den Hauptlast­ motor M1 angeschlossen. Der Hauptlastmotor M1 treibt ein Ritzel 17, das mit einem Zahnkranz 18 in Eingriff steht, welcher mit der Ausgangswelle 19 verbunden ist, welche beispielsweise den Bohrstrang einer Bohrvorrich­ tung treibt. Mit dem Zahnkranz 18 steht ferner das Ritzel 20 in Eingriff, das mit der Ausgangswelle des Zuschaltmotors M2 verbunden ist.

Wenn das Richtungssteuerventil 14 sich gemäß Fig. 1 in der Stellung 14a befindet, dann wird die Versorgungs­ leitung 15 mit der Druckleitung 12 und die Versorgungs­ leitung 16 mit der Rücklaufleitung 13 verbunden, wodurch der Grundlastmotor M1 im Rechtslauf dreht.

In der Stellung 14b des Richtungssteuerventils 14 ist die Druckleitung 12 unmittelbar mit der Rücklaufleitung 13 verbunden und beide Motore sind abgeschaltet.

In der Stellung 14c des Richtungssteuerventils 14 ist die Versorgungsleitung 16 mit der Druckleitung 12 und die Versorgungsleitung 15 mit der Rücklaufleitung 13 verbunden. Der Grundlastmotor M1 dreht dann im Links­ lauf.

Die Versorgungsleitungen 15, 16 sind zum Zuschalten des Zuschaltmotors mit der Schaltvorrichtung 21 verbunden. Diese weist ein Wechselventil 22, einen Steuerschieber 23 und einen Stellschieber 24 auf. Das Wechselventil 22 ist von den Drücken der Versorgungsleitungen 15,16 gesteuert. Es schaltet diejenige Versorgungsleitung auf einen zum Steuerschieber 23 führenden Druckeinlaß, die den höheren Druck hat, und diejenige Versorgungsleitung an einen zum Steuerschieber führenden Rücklaufeinlaß 26, die den niedrigeren Druck hat.

Der Steuerschieber 23 ist in einem Gehäuse 27 ver­ schiebbar angebracht, das eine langgestreckte Bohrung 28 von konstantem Durchmesser hat. Lediglich an einem Ende des Gehäuses befindet sich ein Bereich 28a der Bohrung von größerem Durchmesser. Der Steuerschieber 23 hat drei Sperrflächen 30, 31, 32, zwischen denen Durch­ lässe 33, 34 in Form von Steuernuten angeordnet sind. In dem Bereich 28a der Bohrung befindet sich eine Kolben­ fläche 35 von vergrößertem Durchmesser.

Der Steuerschieber 23 weist eine durch seine gesamte Länge durchgehende Bohrung 36 auf. Eine im Gehäuse 27 oder Zylinder abgestützte Feder 37 treibt den Steuer­ schieber 23 in Richtung auf den Bereich 28a.

Der Druckeinlaß 25 ist mit dem einen Ende des Gehäuses 27 verbunden, so daß durch die Bohrung 36 hindurch beide Stirnflächen des Steuerschiebers jeweils dem gleichen Druck ausgesetzt sind. Da die Kolbenfläche 35 größer ist als die der Feder 37 zugewandte Stirnfläche, überwiegt die Hydraulikkraft, die bestrebt ist, die Feder 37 zusammenzudrücken. Die Feder 37 hat eine ein­ stellbare Vorspannung.

Vom Druckeinlaß 25 führt eine Leitung 38 in den Zylin­ derraum des Steuerschiebers. Diese Leitung 38 wird von der Sperrfläche 30 unterbrochen und setzt sich fort in dem Leitungsteil 38a. Von dem Druckeinlaß 25 führt eine weitere Leitung 39 in den Zylinder. Diese Leitung 39 mündet in einen Bereich, in dem sich in der Ruhe­ stellung der Durchlaß 33 befindet. Sie setzt sich fort in der Leitung 39a.

Vom Rücklaufeinlaß 26 führt eine Leitung 40 in den Zylinder. In der Ruhestellung des Steuerschiebers stößt diese Leitung 40 auf die Sperrfläche 31 und sie setzt sich fort in einer Leitung 40a, die mit der Leitung 39a verbunden ist und die erste Steuerleitung 41 bildet.

Vom Rücklaufeinlaß 26 führt eine Leitung 42 in der Ruhestellung des Steuerschiebers zu dem Durchlaß 34, und sie setzt sich fort in einer Leitung 42a, die mit der Leitung 38a verbunden ist und die zweite Steuer­ leitung 43 bildet.

Der Rücklaufeinlaß 26 ist ferner mit dem Bereich 28a erweiterten Durchmessers verbunden, so daß dieser Bereich ständig drucklos ist.

Da die auf die der Feder 37 abgewandte Stirnwand 23b einwirkende Hydraulikkraft größer ist als die auf die gegenüberliegende kleinere Stirnfläche 23a wirkende Hydraulikkraft und da die in den Durchlässen 33 und 34 wirkenden Druckkräfte sich jeweils kompensieren, wird auf den Steuerschieber 23 eine Kraft ausgeübt, die proportional dem Betriebsdruck am Druckeinlaß 25 ist und die bestrebt ist, die Feder 37 zusammenzudrücken. Der Steuerschieber 23 nimmt also jeweils eine dem Betriebsdruck proportionale Position ein.

In der Ruhestellung, also wenn kein Betriebsdruck vorhanden ist, unterbricht die Sperrfläche 30 die Leitung 38 und die Sperrfläche 31 unterbricht die Leitung 40. Dagegen wird durch den Durchlaß 33 die Leitung 39 mit der Leitung 39a und die Leitung 42 mit der Leitung 42a verbunden. Dies bedeutet, daß die erste Steuerleitung 41 gemäß Fig. 1 mit Druck beaufschlagt ist, während die zweite Steuerleitung 43 drucklos ist.

Die beiden Steuerleitungen 41 und 43 steuern den Stell­ schieber 24, der in einem Gehäuse 44 verschiebbar ist. Die Steuerleitung 41 wirkt auf das eine Ende 45 und die Steuerleitung 43 auf das entgegengesetzte Ende 46 des Stellschiebers 24 ein. Diejenige Steuerleitung, die den höheren Druck führt, verschiebt den Stellschieber 24 in Richtung auf die andere Steuerleitung. Im Stellschieber 24 kompensieren sich die anderen hydraulischen Drücke, so daß der Stellschieber ausschließlich von den Steuer­ leitungen 41 und 43 entweder in die eine oder in die andere Endstellung gedrückt wird.

Der Zylinderraum 47, in dem der Stellschieber 24 ver­ schiebbar ist, hat Steuernuten 48, 49, 50 und 51. Seine beiden Enden sind mit Entlastungsleitungen 52 ver­ bunden. Der Stellschieber 24 weist Durchlässe 53 und 54 in Form von Steuernuten auf, die jeweils zwei der Steuernuten des Zylinders untereinander verbinden können.

Die Steuernuten 49 und 50 sind mit den beiden An­ schlüssen des Zuschaltmotors M2 verbunden, die Steuer­ nut 48 ist mit der Versorgungsleitung 16 verbunden und die Steuernut 51 ist mit der Versorgungsleitung 15 ver­ bunden.

Bei niedrigem Lastmoment am Bohrstrang 19 befindet sich der Steuerschieber 23 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, wodurch die Steuerleitung 41 mit Druck beauf­ schlagt und die Steuerleitung 43 drucklos ist. Der Stellschieber 24 wird dadurch in die rechte Endstellung geschoben, in der über die Steuernuten 49 und 50 beide Anschlüsse des Zuschaltmotors M2 miteinander verbunden sind. Die Steuernut 48 ist drucklos und die Steuernut 51 ist mit Druck beaufschlagt, jedoch sind diese Nuten jeweils abgesperrt. Durch den Kurzschluß des Zuschalt­ motors M2 dreht dieser Zuschaltmotor leer mit dem Grundlastmotor M1 mit. Dies bedeutet, daß der Zuschalt­ motor als im Leerlauf wirkende Pumpe arbeitet, jedoch keine Arbeitsleistung vollbringt. Die gesamte Arbeits­ leistung wird vom Grundlastmotor M1 erbracht.

Wenn das Lastmoment steigt, erhöht sich der von der mengengeregelten Pumpe 10 aufzubringende Druck und der Steuerschieber 23 wird entsprechend der Höhe dieses Drucks entgegen der Wirkung der Feder 37 verstellt. Dabei gelangen die Sperrflächen 31 und 32 in den Bereich der Leitungen 39 und 42. In den Leitungen 39a und 42a tritt keine Veränderung ein, da diese Leitungen abgesperrt sind. Der Stellschieber verbleibt also in der zuvor eingenommenen Stellung. Dies bedeutet, daß der Antrieb weiterhin gemäß Fig. 1 ausschließlich mit dem Grundlastmotor M1 erfolgt.

In Fig. 2 ist der Zustand dargestellt, daß der Druck am Grundlastmotor, und somit auch am Steuerschieber, den oberen Grenzdruck erreicht hat. In diesem Zustand sind durch die Steuernut 33 die Leitungen 38 und 38a mit­ einander verbunden und die Steuerleitung 43 steht unter Druck, während die Steuerleitung 41 über die mit­ einander verbundenen Leitungen 40 und 40a drucklos ist. Hierdurch wird der Stellschieber 24 in die linke End­ stellung getrieben, in der die Steuernut 54 die Durch­ lässe 50 und 51 verbindet und die Steuernut 53 die Durchlässe 48 und 49 verbindet. Der Zuschaltmotor M2 erhält über den Durchlaß 50 an einer Leitung 55 Druck und seine andere Leitung 56 wird über den Durchlaß 49 drucklos. Dadurch wird der Zuschaltmotor M2 gemäß Fig. 2 in gleichem Drehsinn angetrieben wie der Haupt­ lastmotor M1.

In Fig. 5 ist auf der Ordinate der Druck p aufgetragen, während entlang der Abszisse der Verschiebeweg D des Steuerschiebers 23 bzw. die Kraft F der Feder 37 aufge­ tragen ist. Der Verschiebeweg D und die Kraft F der Feder verlaufen entlang der Geraden 60. Der Bereich 61 kennzeichnet die Vorspannung der Feder 37. In diesem Bereich erfolgt keine Verschiebung des Steuerschiebers. Im Bereich 62 erfolgt bis zum oberen Grenzdruck p_o eine kontinuierliche Verschiebung des Steuerschiebers 23 entgegen der Wirkung der Feder 37, bis der in Fig. 2 dargestellte Zustand erreicht ist, der dem Wert p_o=180 bar entspricht. Dann erfolgt die Zuschaltung des Zuschaltmotors M2. Da beide Motore M1 und M2 bau­ gleich sind, verringert sich gemäß 63 der Pumpendruck schlagartig auf die Hälfte, nämlich auf 90 bar, unter der Voraussetzung, daß das Lastmoment sich während der Umschaltung nicht verändert. Die Linie 64 bezeichnet den Fall, daß beide Motore M1 und M2 angetrieben sind und daß das Lastmoment sich noch weiter erhöht. Dabei erhöht sich auch der Betriebsdruck, der dann bis zur Leistungsgrenze der Pumpe über den durch den Steuer­ schieber 23 definierten oberen Grenzdruck p_o hinaus­ gehen kann.

Die Linie 65 beschreibt den Fall, daß das Lastmoment wieder absinkt, während beide Motore M1 und M2 einge­ schaltet sind. Bei Erreichen des unteren Grenzdrucks p_u, der deutlich niedriger ist als die Hälfte des oberen Grenzdrucks p_o, erfolgt bei 66 das Betriebs­ losschalten des Zuschaltmotors M2. Dies geschieht, wenn der Steuerschieber 23 die in Fig. 1 dargestellte Posi­ tion wieder erreicht hat, also bei demjenigen Druck, der durch die Vorspannung der Feder 37 bestimmt ist. Dieser untere Grenzdruck p_u beträgt bei dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel 50 bar. Die Linie 67 in Fig. 5 bezeichnet den Fall, daß das Drehen des Bohr­ stranges wiederum wie bei 62 ausschließlich mit dem Grundlastmotor M1 erfolgt.

Das Diagramm der Fig. 5 wurde anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem die Motore M1 und M2 gleiche Leistungen haben. Wenn diese Motore unterschiedliche Leistungen haben, nämlich der Motor M1 die Leistung P₁ und der Motor M2 die Leistung P₂, dann muß der untere Grenzdruck p_u kleiner sein als P₁ : (P₁+P₂)×p_o. Dies gilt auch für den Fall, daß der Grundlastmotor aus mehreren Einzelmotoren besteht.

Anhand der Fign. 3 und 4 werden nunmehr die Verhält­ nisse für den Linkslauf der Motoren erläutert, also wenn das Richtungssteuerventil 14 auf die Stellung 14c eingestellt ist. In diesem Fall führt die Versorgungs­ leitung 16 Druck, während die Versorgungsleistung 15 drucklos ist. Dadurch wird zunächst der Grundlastmotor M1 im Linkslauf betrieben. Durch das Richtungssteuer­ ventil 22 wird erreicht, daß der Steuerschieber 23 in gleicher Weise betrieben wird wie bei Rechtslauf.

Im Falle von Niedriglast, also wenn der Betriebsdruck des Grundlastmotors M1 kleiner ist als der obere Grenz­ druck p_o, werden wiederum gemäß Fig. 4 die Durchlässe 49 und 50 des Gehäuses des Stellschiebers 24 durch die Steuernut 53 des Stellschiebers untereinander ver­ bunden, wodurch die Leitungen 55 und 56 des Zuschalt­ motors M2 verbunden werden und der Zuschaltmotor leer mitläuft.

Bei Erreichen des oberen Grenzdrucks p_o wird gemäß Fig. 5 der Durchlaß 49 mit dem nunmehr druckführenden Durchlaß 48 verbunden und der Durchlaß 50 wird mit nunmehr drucklosen Durchlaß 51 verbunden. Dadurch wird der Zuschaltmotor M2 im Linkslauf angetrieben.

Das Betriebslosschalten des Zuschaltmotors erfolgt wiederum dadurch, daß der Steuerschieber 23 den in Fig. 4 dargestellten Anfangszustand erreicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fign. 6-8 weist die Schaltvorrichtung einen Steuerschieber 70 auf, der auch die Funktion des Stellschiebers mitübernimmt. Dieser Steuerschieber 70 ist in einem Zylindergehäuse 71 mit einer Zylinderbohrung 72 angeordnet. An dem einen Ende des Zylindergehäuses weist die Zylinderbohrung 72 einen Bereich 72a erweiterten Durchmessers auf. Dieser Bereich 72a ist über eine Leitung 73 ständig mit dem Rücklauf, d. h. mit dem Sumpf 11, verbunden. Am gegen­ überliegenden Ende des Zylindergehäuses ist eine Feder 74 abgestützt, die gegen das eine Ende des Steuer­ schiebers 70 drückt. In dem Bereich 72a weist der Steuerschieber eine Verdickung 75 auf, deren dem druck­ losen Raum abgewandtes Ende eine Haltefläche A_h bildet.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Steuerschieber hohl, so daß an seinen beiden Enden stets der gleiche Druck herrscht. Das der Feder 74 zugewandte Ende des Steuerschiebers bildet die eine Endfläche A₁ und das der Feder abgewandte Ende bildet die andere Endfläche, die größer ist als A₁ und eine Größe von A₁+A_a hat. Der Flächenüberschuß bildet die Steuerfläche A_a.

Im Zylindergehäuse 71 ist eine Ringnut 76 ausgebildet, die mit radialen Durchlässen 77 des Steuerschiebers 70 zusammenwirken kann. Die Versorgungsleitung 16 führt in das eine Ende des Zylindergehäuses 71 hinein und eine Leitung 78 ist an die Ringnut 76 und an dasjenige Ende des Bereichs 72a angeschlossen, das auf derjenigen Seite liegt, die, bezogen auf die Verdickung 75, dem Anschluß der Leitung 73 gegenüberliegt. Die Leitung 78 ist einerseits an den einen Anschluß 79 des Zuschalt­ motors M2 und andererseits an den Einlaß eines Wechsel­ ventils 80 angeschlossen, welches von den Drücken der Versorgungsleitungen 15 und 16 gesteuert ist.

Wenn gemäß Fig. 6 in der Versorgungsleitung 16 Druck herrscht, während die Versorgungsleitung 15 drucklos ist, befindet sich das Wechselventil 80 in der Stellung 80a, in der Leitung 78 mit der Leitung 15 verbunden ist. Hinter dem entsprechenden Anschluß 81 des Wechsel­ ventils 80 ist ein Rückschlagventil 82 vorgesehen, das nur in Richtung von der Versorgungsleitung 15 zur Leitung 78 hin durchlässig ist, in Gegenrichtung aber sperrt. Der andere Anschluß 83 des Wechselventils 80 ist mit der Versorgungsleitung 16 verbunden. In der Stellung 80b des Wechselventils 80 wird Leitung 78 mit dem Auslaß 83 und somit mit der Versorgungsleitung 16 verbunden.

Das zweite Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: In Fig. 6 ist der Motor M1 durch das Richtungssteuerventil 14 auf Linkslauf geschaltet. Dabei führt die Versor­ gungsleitung 16 Druck, während die Versorgungsleitung 15 drucklos ist. Bei geringem Lastmoment und geringem Betriebsdruck drückt die Feder 74 den Steuerschieber 70 in die rechte Endposition. Hierbei befinden sich die Durchlässe 77 im Abstand von der Ringnut 76, so daß die Leitung 78 keinen Druck empfängt. Das Wechselventil 80 befindet sich in der Position 80a. Für den Zuschalt­ motor M2 besteht ein Kurzschluß. Der mit dem Grundlast­ motor M1 mitlaufende Zuschaltmotor M2 treibt Hydraulik­ öl drucklos von seinem Anschluß 84 über das in dieser Richtung durchlässige Rückschlagventil 82 und das Wechselventil 80 zum Anschluß 79. Daher besteht ein geschlossener Kurzschlußkreislauf über den Zuschalt­ motor M2. In diesem Kurzschlußkreislauf wird Öl leer umgepumpt.

Bei größerem Lastmoment wird der Betriebsdruck an der Versorgungsleitung 16 erhöht. Wenn die an der Steuer­ fläche A_a erzeugte Kraft die Vorspannung der Feder 74 übersteigt, beginnt der Steuerschieber 70 sich entgegen der Feder 74 zu bewegen. Bei Erreichen des oberen Grenzdrucks gelangen die Durchlässe 77 in den Bereich der Ringnut 76. Dann wird gemäß Fig. 7 die Leitung 78 aus dem Inneren des Steuerschiebers 70 heraus mit Druck versorgt, wodurch auch Druck an die Haltefläche A_h gelangt. Die Haltefläche A_h ist größer als die Steuer­ fläche A_a. Das Verhältnis A_h : A_a beträgt vorzugsweise etwa 60 : 40. Wenn daher der Betriebsdruck nach dem Zuschalten des Zuschaltmotors M2 auf die Hälfte des oberen Grenzdrucks p_o sinkt, halten die sich unter­ stützenden Flächen A_a und A_h des Steuerschiebers 70 die Feder 74 gemeinsam immer noch im zusammengedrückten Zustand.

Durch den Druck in Leitung 87 wird der Zuschaltmotor M2 angetrieben, und zwar im gleichen Drehsinn wie der Zuschaltmotor M1. Das Wechselventil 80 bleibt in dem zuvor eingenommenen Zustand. Der Druck an Leitung 78 wird am Rückschlagventil 82 blockiert.

Erst wenn der Druck am Steuerschieber 70 so klein wird, daß die Flächen A_a und A_h der Gegenkraft der Feder 74 nicht mehr standhalten können, erfolgt bei einem unteren Grenzdruck p_u das Zurückbewegen des Steuer­ schiebers 70. Wenn die Durchlässe 77 den Bereich der Ringnut 76 verlassen haben, steht kein Druck für den Antrieb des Zuschaltmotors M2 mehr zur Verfügung, so daß sich wieder der in Fig. 6 dargestellte Zustand einstellt.

Die Funktionsweise der Schaltvorrichtung nach den Fign. 6 und 7 ist in Fig. 9 dargestellt. Auf der Ordinate ist der Druck p in bar und auf der Abszisse der Weg D des Steuerschiebers 70 aus seiner Ruhelage sowie die Kraft F der Feder 74 aufgetragen. Die Größen D und F verändern sich in Abhängigkeit von dem Betriebsdruck p gemäß der Geraden 90, unter der Voraussetzung, daß die Feder eine lineare Kennlinie hat. Die Vorspannung der Feder ist mit 91 bezeichnet.

Wenn der Betriebsdruck entlang der Linie 92 ansteigt, erfolgt bei Erreichen des oberen Grenzdrucks p_o von 180 bar bei 93 die Zuschaltung des Zuschaltmotors M2, wodurch der Betriebsdruck p auf die Hälfte sinkt, d. h. 90 bar, unter der Voraussetzung, daß beide Motore gleich sind. Danach wird entlang der Linie 94 mit beiden Motoren gemeinsam gearbeitet, wobei der Be­ triebsdruck den oberen Grenzdruck p_o auch überschreiten kann, soweit die Pumpe 10 dies zuläßt. Bei abfallendem Betriebsdruck, d. h. bei verringertem Drehwiderstand, arbeiten weiterhin beide Motore gemeinschaftlich (Linie 95), bis der untere Grenzdruck p_u von etwa 40 bar erreicht ist. Der untere Grenzdruck wird durch das Verhältnis der Flächen A_a und A_h bestimmt. Bei 96 erfolgt die Betriebslosschaltung des Zuschaltmotors M2, wodurch sich der Betriebsdruck von 40 auf etwa 70 bar erhöht. Anschließend erfolgt der weitere Betrieb entlang der Linie 97 ausschließlich mit dem Grundlast­ motor M1.

Bisher wurde bei dem Ausführungsbeispiel der Fign. 6 und 7 nur der Linkslauf erläutert. Wenn das Richtungs­ steuerventil 14 in die Stellung 14a geschaltet ist (Fig. 8), erfolgt der Antrieb im Rechtslauf, und zwar ausschließlich mit beiden Motoren M1 und M2 gemeinsam. Die Versorgungsleitung 15 wird mit Druck beaufschlagt und die Versorgungsleitung 16 wird drucklos. Dadurch wird das Wechselventil 80 in die Stellung 80b umgeschal­ tet, in der es den an seinem Anschluß 81 herrschenden Druck blockiert. Der Anschluß 79 des Zuschaltmotors M2 wird vom Wechselventil 80 über Leitung 83 mit der druck­ losen Versorgungsleitung 16 verbunden. Dadurch wird der Zuschaltmotor M2 von der Versorgungsleitung 15 an seinem Anschluß 84 mit Druck beaufschlagt und der Aus­ laß erfolgt über den Anschluß 79, das Wechselventil 80 und Leitung 83 zur Versorgungsleitung 16.

Claims (8)

1. Steuervorrichtung zum lastabhängigen Zuschalten eines hydraulischen Zuschaltmotors (M2) zu einem Grundlastmotor (M1), dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Betriebsdruck am Grundlastmotor (M1) reagierende Schaltvorrichtung (21) vorgesehen ist, die den Zuschaltmotor bei Erreichen eines oberen Grenzdrucks p_o einschaltet und bei Er­ reichen eines unteren Grenzdrucks p_u wieder betriebslos schaltet, der kleiner ist als P₁ : (P₁+P₂)×p_o, wobei P₁ die Leistung des Grundlastmotors und P₂ die Leistung des Zuschalt­ motors beim oberen Grenzdruck ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltvorrichtung (21) einen druckabhängig kontinuierlich verschiebbaren Steuerschieber (23) und einen von dem Steuer­ schieber (23) gesteuerten Stellschieber (24) aufweist, welcher zwei Stellungen einnehmen kann, von denen eine erste dem Betriebszustand und eine zweite dem betriebslosen Zustand des Zuschalt­ motors (M2) entspricht, daß der Steuerschieber (23) bei Erreichen des oberen Grenzdrucks (p_o) den Stellschieber (24) von der ersten auf die zweite Stellung umschaltet und mindestens eine Sperr­ fläche (30, 31) aufweist, die bei Verringerung des Betriebsdrucks die Beibehaltung der zweiten Stellung des Stellschiebers (24) veranlaßt, bis bei Erreichen des unteren Grenzdrucks (p_u) ein Durchlaß (33, 34) des Steuerschiebers (23) die Umschaltung des Stellschiebers (24) in die zweite Stellung bewirkt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltvorrichtung (21) einen druckabhängig kontinuierlich verschiebbaren Steuerschieber (70) mit einer vom Betriebsdruck beaufschlagten Arbeitsfläche (A_a) aufweist, der bei Erreichen des oberen Grenzdrucks (p_o) den Zuschaltmotor (M2) einschaltet und gleichzeitig den Betriebsdruck an eine an dem Steuerschieber (70) vorgesehene Haltefläche (A_h) durchschaltet, derart, daß sich die auf die Arbeitsfläche (A_a) und die Haltefläche (A_h) wirkenden Kräfte addieren.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druck­ leitung (12) und eine Rücklaufleitung (13) über ein Richtungssteuerventil (14) umschaltbar an zwei den Grundlastmotor (M1), die Schaltvorrichtung (21) und den Zuschaltmotor (M2) versorgende Ver­ sorgungsleitungen (15, 16) angeschlossen sind.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (21) über ein Wechselventil (22) an die Versorgungs­ leitungen (15, 16) angeschlossen ist, das stets diejenige Versorgungsleitung, die mit Druck beauf­ schlagt ist, mit einem Druckeinlaß (25), und diejenige Versorgungsleitung, die drucklos ist, mit einem Rücklaufeinlaß (26) der Schaltvorrich­ tung (21) verbindet.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zuschaltmotor (M2) über ein Rückschlagventil (82) kurzgeschlossen ist, das den Kurzschlußweg für den Betrieb des Zuschaltmotors sperrt und für den betriebslosen Zustand des Zuschaltmotors öffnet.

7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (21) derart ausgebildet ist, daß in der einen Drehrichtung der Zuschaltmotor (M2) in Abhängig­ keit vom Betriebsdruck zugeschaltet wird, und in der anderen Drehrichtung stets beide Motoren zuge­ schaltet sind.

8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (21) derart ausgebildet ist, daß in jeder der beiden Drehrichtungen der Zuschaltmotor (M2) in Abhängigkeit vom Betriebsdruck zugeschaltet wird.