[0001] Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat mit einem ersten und zumindest einem
weiteren Druckabgang. Insbesondere ist ein Hydraulikaggregat mit zumindest zwei hydraulischen
Schnittstellen bzw. Anschlüssen angegeben, welches zur wahlweisen Versorgung eines
einzelnen hydraulisch antreibbaren Rettungsgerätes an einem der Druckabgänge mit druckbeaufschlagter
Hydraulikflüssigkeit geeignet ist, und welches auch zur gleichzeitigen Versorgung
von mehreren hydraulisch antreibbaren Rettungsgeräten an je einem der Druckabgänge
mit druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit geeignet ist. Solche hydraulisch antreibbaren
Rettungsgeräte können beispielsweise durch Spreiz-, Scheren- oder Drückzylinder-Werkzeuge
für Bergungs- bzw. Rettungseinsätze gebildet sein.
[0002] Die
AT516181B1, welche auf die Anmelderin zurückgeht, betrifft ein Hydraulikaggregat mit zwei Druckanschlüssen
zur Versorgung von mehreren Geräten, insbesondere hydraulischen Rettungsgeräten. Das
Hydraulikaggregat umfasst einen ersten Hydraulikkreis mit einer ersten Pumpenanordnung
und einem ersten Druckanschluss und einen zweiten Hydraulikkreis mit einer zweiten
Pumpenanordnung und einem zweiten Druckanschluss, wobei die Pumpenanordnungen gleichzeitig
von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden, und wobei mittels eines ersten Wegeventils
der erste Hydraulikreis mit dem zweiten Hydraulikkreis verbindbar und mittels eines
zweiten Wegeventils der zweite Hydraulikkreis mit dem ersten Hydraulikkreis verbindbar
ist. Dabei weisen die Wegeventile eine in Richtung einer Ausgangsstellung wirkende
Feder auf und verläuft vom ersten Hydraulikkreis oder vom zweiten Hydraulikkreis eine
erste Steuerleitung zum ersten Wegeventil und verläuft vom zweiten Hydraulickreis
oder vom ersten Hydraulikkreis eine zweite Steuerleitung zum zweiten Wegeventil. Dadurch
ist eine automatisierte Kumulierung und Trennung von Volumenströmen des ersten und
zweiten Hydraulikkreises ermöglicht, sodass eine automatische, bedarfsgerechte Anpassung
der Volumenströme und hydraulischen Drücke an den Druckanschlüssen erfolgt, ohne dass
hierfür eine Bedienperson erforderlich ist. Diese Automatikfunktion ist jedoch bei
einzelnen Betriebszuständen nur teilweise zufriedenstellend.
[0003] Die
EP2260210B1, welche ebenso auf die Anmelderin zurückgeht, beschreibt ein druckabhängig arbeitendes
Steuergerät zur automatisierten Drehzahlveränderung des Verbrennungsmotors von Hydraulikaggregaten
mit zwei hydraulischen Druckabgängen bzw. zwei hydraulischen Schnittstellen für hydraulisch
betreibbare Rettungsgeräte. Eine solche Drehzahlstellvorrichtung kann ein gewisses
Einsatzspektrum für Hydraulikaggregate adäquat abdecken.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik
zu überwinden und ein Hydraulikaggregat zur Verfügung zu stellen, mit welchem Rettungseinsätze
unter Verwendung von hydraulischen Rettungsgeräten unter vielfältigen Betriebsbedingungen
möglichst energieeffizient und für die Rettungskräfte dennoch möglichst komfortabel
ausgeführt werden können.
[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Hydraulikaggregat gemäß den Ansprüchen gelöst.
[0006] Das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat umfasst
- einen ersten Hydraulikkreis mit einer ersten Pumpenanordnung umfassend zumindest ein
Hochdruck-Pumpelement und zumindest ein Niederdruck-Pumpelement mit zueinander unterschiedlichen
Fördermengen und unterschiedlichen maximalen Pumpendrücken, von welcher ersten Pumpenanordnung
Fluidleitungen zu dem ersten Druckabgang führen,
- einen zweiten Hydraulikkreis mit einer zweiten Pumpenanordnung umfassend zumindest
ein Hochdruck-Pumpelement und zumindest ein Niederdruck-Pumpelement mit zueinander
unterschiedlichen Fördermengen und unterschiedlichen maximalen Pumpendrücken, von
welcher zweiten Pumpenanordnung Fluidleitungen zu dem zumindest einen weiteren Druckabgang
führen,
- einen gesteuert drehzahlveränderbaren Antriebsmotor in Form eines Verbrennungsmotors
oder eines Elektromotors zum gemeinsam gekoppelten Antreiben der ersten und zweiten
Pumpenanordnung,
- wenigstens eine hydraulische Schaltvorrichtung mit wenigstens einem Wegeventil zur
steuerbaren bzw. automatisch gesteuerten Kumulierung von Fördermengen bzw. Volumenströmen
der ersten und zweiten Pumpenanordnung und zur steuerbaren bzw. automatisch gesteuerten
Trennung bzw. Separierung kumulierter Fördermengen der ersten und zweiten Pumpenanordnung.
[0007] Ein solches Hydraulikaggregat umfasst weiters wenigstens einen Temperatursensor,
welcher zur Erfassung der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist. Jeweils
zumindest ein Drucksensor ist zur Erfassung von hydraulischen Druckverhältnissen an
dem ersten und dem zumindest einen weiteren Druckabgang vorgesehen, wobei eine elektronische
Steuervorrichtung ausgebildet ist, welche mit dem wenigstens einen Temperatursensor
und dem zumindest einen Drucksensor verbunden ist.
[0008] Die elektronische Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, (i) eine druckabhängig
gesteuerte, insbesondere eine automatisierte Kumulierung und kumulierte Zuführung
von Fördermengen der ersten und zweiten Pumpenanordnung zu einem gemeinsamen Druckabgang
bzw. zu einer einzelnen Hydraulikschnittstelle zu unterdrücken bzw. zu verhindern
oder inaktiv zu stellen und/oder (ii) eine hydraulisch oder elektrisch gesteuerte,
automatisierte Drehzahlanhebung des Antriebsmotors, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine
oder eines Elektromotors, zu unterbinden, wenn der von dem wenigstens einen Temperatursensor
erfasste Temperaturwert der Hydraulikflüssigkeit unter einem vorbestimmten Temperaturschwellwert
für die Hydraulikflüssigkeit liegt und wenn gleichzeitig bzw. zudem der von dem zumindest
einen Drucksensor erfasste Druck an jedem der Druckabgänge unter einem vorbestimmen
Druckschwellwert liegt. Als Hydraulikflüssigkeit ist typischerweise mineralisches
oder biologisch abbaubares Hydrauliköl vorgesehen. Der vorbestimmte Temperaturschwellwert
kann vor allem in Abhängigkeit der Art des verwendeten Hydraulikfluids bei etwa 10
°C, insbesondere bei etwa 5 °C, typischerweise bei 0 °C liegen.
[0009] Zum einen wird durch die erfindungsgemäßen technischen Maßnahmen die Drehzahl des
Antriebsmotors erst dann automatisch angehoben, wenn tatsächlich eine Leistungs- bzw.
Druck-anforderung ausgehend von einem an das Hydraulikaggregat angeschlossenen Rettungsgerät
vorliegt. Ein kaltes und somit relativ hochviskoses bzw. zähflüssiges Hydraulikfluid
hat dabei keinen verfälschenden Einfluss auf eine automatische Drehzahlanhebung des
Antriebsmotors infolge eines vermeintlichen Leistungs- bzw. Druckbedarfes eines angeschlossenen
hydraulischen Rettungsgerätes. Insbesondere führt ein höherer Staudruck an den Druckabgängen
infolge eines kältebedingt relativ zähflüssigen Hydraulikfluids nicht zu einer inadäquaten,
automatischen Drehzahlanhebung des Elektromotors und/oder nicht zu einer inadäquaten
Umleitung von Volumenströmen zwischen den Hydraulikkreisen.
[0010] Eine automatische Drehzahlanhebung des Antriebsmotors, insbesondere in Zusammenhang
mit einer hydraulisch betätigten bzw. fluidisch gesteuerten Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung,
funktioniert somit auch dann probat, wenn das Hydraulikfluid relativ kalt ist, also
nach einer Aufbewahrung und Inbetriebnahme des Hydraulikaggregates im Freien, insbesondere
bei Minusgraden. Die Drehzahl des Antriebsmotors wird durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen erst dann automatisch angehoben bzw. erfolgt eine Umschaltung der hydraulischen
Schaltvorrichtung zur Kumulierung bzw. Erhöhung von Volumenströmen an einem der Druckabgänge
erst dann, wenn tatsächlich eine Leistungs- bzw. Druckanforderung von einem an das
Hydraulikaggregat angeschlossenen Rettungsgerät vorliegt. Dadurch können überflüssige
Lärmbelästigungen für die Einsatzkräfte und auch für zu rettende Personen vermieden
werden. Darüber hinaus können dadurch Verunsicherungen der Einsatzkräfte infolge von
rätselhaften, automatischen Schaltvorgängen bzw. Drehzahlanhebungen des Hydraulikaggregats
vermieden werden.
[0011] Darüber hinaus wird dadurch ein möglichst energieeffizienter Betrieb des Hydraulikaggregats
erzielt. Dies ist insbesondere bei mobilen Hydraulikaggregaten mit begrenzt verfügbarer
Antriebsenergie, insbesondere begrenzter Akkukapazität oder Kraftstoffmenge, von erhöhtem
Vorteil. In diesem Zusammenhang kann auch eine verbesserte Verfügbarkeit der Leistung
bzw. Funktion des anspruchsgemäßen Hydraulikaggregats erzielt werden, was insbesondere
in Zusammenhang mit oftmals zeitkritischen Rettungseinsätzen von besonderem Vorteil
sein kann. Die verbesserte Energieeffizienz wird erreicht, weil die Drehzahl des Antriebsmotors
erst dann automatisch angehoben wird bzw. eine Kumulierung von Volumenströmen erst
dann automatisch eingeleitet wird, wenn tatsächlich eine Leistungs- bzw. Druckanforderung
von einem an das Hydraulikaggregat angeschlossenen Rettungsgerät vorliegt bzw. von
einer Bedienperson gefordert ist.
[0012] Unterhalb des vorbestimmten Druckschwellwertes, welcher vorzugsweise in der Steuervorrichtung
datentechnisch hinterlegt ist, liegt an keinem der Druckabgänge eine ausdrückliche
Leistungs- bzw. Druck-Anforderung von einem Rettungsgerät vor. Der vorbestimmte Druckschwellwert
ist höher festgelegt, als der freie Umlaufdruck an den Druckabgängen, welcher freie
Umlaufdruck im Zustand des drucklosen Umlaufes des Hydraulikfluids an den Druckabgängen
vorherrscht. Der vorbestimmte Druckschwellwert ist jedoch derart gewählt, dass er
wertmäßig über dem freien Umlaufdruck liegt. Insbesondere wird der freie Umlaufdruck
bei einer Leistungsanforderung ausgehend von einem der Rettungsgeräte, insbesondere
infolge einer hydraulischen Kolbenbewegung in einem Zylinder eines Rettungsgerätes,
deutlich bzw. klar überschritten. Der vorbestimmte Druckschwellwert liegt somit über
dem Druckwert während einem sogenannten drucklosen Umlauf des Hydraulikfluid und unter
einem Druckwert des Hydraulikfluids, welcher erforderlich ist, um bei einem angeschlossenen
Rettungsgerät eine Leerlauf-Verstellbewegung, also eine Bewegung ohne Bewegungswiderstand
ausgehend von einem externen Objekt, ausführen zu können. Dieser vorbestimmte Druckschwellwert
kann vor allem in Abhängigkeit der Größe bzw. Leistungsfähigkeit der hydraulischen
Zylinderanordnung des Rettungsgerätes zwischen 10-70 bar, insbesondere bei etwa 50
bar liegen. Bei typischen, handgeführten Rettungsgeräte ist dies ein üblicher Wertebereich
bzw. Schwellwert für eine lastfreie Verstellbewegung des Werkzeuges bzw. für eine
sogenannte Leer-Bewegung im Zuge einer widerstandslosen Öffnungs- bzw. Schließbewegung
beispielsweise eines Scherenwerkzeuges des Rettungsgerätes.
[0013] Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, wenn der wenigstens eine Temperatursensor zur
Erfassung der Temperatur von der innerhalb eines Fluidbehälters befindlichen Hydraulikflüssigkeit
vorgesehen ist. Die Flüssigkeitsmenge im Fluidbehälter bzw. Hydrauliktank weist die
größte Wärme- bzw. Kälteenergie auf und ist dadurch der Tank der systemrelevanteste
Abschnitt für die Temperaturerfassung. Insbesondere ist dadurch eine funktional optimierte,
temperaturabhängige Steuerung des Hydraulikaggregats erzielbar.
[0014] Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung für den
Antriebsmotor einen elektrischen Aktor zur Veränderung einer Kraftstoff-Fördermenge
oder Kraftstoff-Ansaugmenge des Antriebsmotors umfasst. Dadurch ist eine gut kontrollierbare
Veränderung bzw. eine funktionsstabile Anpassung der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors
möglich. Gegebenenfalls kann dadurch auch eine feinfühlige bzw. stufenlose Veränderung
der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors in Abhängigkeit der jeweiligen Leistungs-
bzw. Geschwindigkeitsanforderungen des zumindest einen hydraulischen Rettungsgerätes
vorgenommen werden. Insbesondere ist es so möglich, eine bedarfsangepasste Drehzahländerung
zwischen der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors und der Nenn- bzw. Maximaldrehzahl
des Verbrennungsmotors umzusetzen.
[0015] Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung für
den Antriebsmotor einen leistungselektronischen Drehzahlsteller, insbesondere einen
Frequenzumrichter umfasst, welcher zur bedarfsangepassten Veränderung der Antriebsdrehzahl
eines als Elektromotor ausgeführten Antriebsmotors vorgesehen ist. Dadurch kann vor
allem bei einem akkugespeisten Hydraulikaggregat ein möglichst energieeffizienter
Betrieb erzielt werden. Darüber hinaus kann dadurch ausgehend von einem minimalen
Volumenstrom während eines Bereitschafts- bzw. Leerlaufbetrieb des Hydraulikaggregats
relativ rapide in einen Leistungs- bzw. Arbeits-Betriebszustand - und umgekehrt -
gewechselt werden.
[0016] Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher das wenigstens eine Wegeventil
der hydraulischen Schaltvorrichtung durch wenigstens ein elektrisch steuerbares Magnetventil
gebildet ist, welches oder welche mit der Steuervorrichtung verbunden sind. Dadurch
ist eine elektrisch gesteuerte Umschaltvorrichtung in Bezug auf die Hydraulikkreise
des Hydraulikaggregats geschaffen und kann so eine optimierte automatische Umschaltung
bzw. Betätigung der hydraulischen Schaltvorrichtung erzielt werden. Insbesondere können
so neben den Parametern Temperatur und Druck auch weitere Betriebsparameter in einfacher
Art und Weise in die automatischen, hydraulischen Schaltvorgänge einfließen.
[0017] Gemäß einer Ausführungsform ist es möglich, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet
ist, einen Betätigungs- oder Inaktivzustand eines an das Hydraulikaggregat angeschlossenen
Rettungsgerätes zu detektieren, indem die Steuervorrichtung das Vorliegen des Ruhe-
oder des aktiven Schaltzustandes der hydraulischen Schaltvorrichtung sowie Drucksignale
von dem wenigstens einen elektrischen Drucksensor auswertet. Dadurch kann zuverlässig
detektiert werden, ob ein an das Hydraulikaggregat angeschlossenes Rettungsgerät von
einer Bedienperson tatsächlich aktiviert bzw. betätigt wird, ohne dass hierfür ein
elektrisches Schaltsignal oder ein sonstiges Rückmeldesignal ausgehend von den Rettungsgeräten
erforderlich wäre. Gesonderte Melde- bzw. Steuerleitungen zum Hydraulikaggregat können
so vorteilhafterweise erübrigt werden. Diese Auswertung bzw. Ermittlung des Betätigungszustandes
eine angeschlossenen Rettungsgerätes ist dahingehend zuverlässig, weil der einbezogene
Schaltzustand der hydraulischen Schaltvorrichtung ebenso einen Einfluss auf den Staudruck
an den Druckabgängen des Hydraulikaggregates hat. Insbesondere ist der Staudruck an
den Druckabgängen von den Fördermengen bzw. von den Volumenströmen an den Druckabgängen
abhängig, also ob eine Kumulierung von Fördermengen der einzelnen Hydraulikkreise
stattfindet oder nicht stattfindet.
[0018] Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn der wenigstens eine Drucksensor durch wenigstens
einen Druck-Spannungs- oder Druck-Stromwandler gebildet ist. Dadurch ist eine zuverlässige
bzw. standardisierte Sensorik zur Erfassung der jeweiligen Druckzustände implementiert.
Eine solche Drucksensorik ermöglicht zudem eine einfache elektrotechnische Anbindung
und Auswertung durch die Steuervorrichtung.
[0019] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass jede
der Pumpenanordnungen zumindest ein Hockdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Pumpelement
aufweist. Eine solche zumindest dreistufige Pumpenanordnung ist robust und ermöglicht
eine gute Ausnutzung des Drehmomentverlaufes der Antriebsvorrichtung. Insbesondere
können so rasche Anfahr- bzw. Rückstellbewegungen des Werkzeuges eines Rettungsgerätes
erzielt werden und zugleich hohe bzw. kraftvolle Arbeitsleistungen, beispielsweise
Spreiz- oder Schneidkräfte erzielt werden. Im Vergleich zu relativ komplexen Verstellpumpen
sind Pumpenanordnungen mit zumindest drei vordefinierten Druckstufen robust und zuverlässig
sowie einfach und kompakt in das Hydraulikaggregat implementierbar.
[0020] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren
näher erläutert.
[0021] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- ein Hydraulikschema eines aus dem Stand der Technik bekannten Hydraulikaggregats;
- Fig. 2
- ein Schema eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats mit zwei Druckabgängen zum Betreiben
von bis zu zwei daran anschließbaren Rettungsgeräten;
- Fig. 3
- ein Schema eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats mit zwei Pumpenanordnungen und
jeweils drei Druckstufen.
[0022] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen
werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß
auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen
werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben,
unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen
und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
[0023] Fig. 1 zeigt stark vereinfacht und schematisiert ein aus dem Stand der Technik bekanntes
Hydraulikaggregat 1 zur bedarfsgerechten Versorgung von bis zu zwei hydraulisch antreibbaren
Geräten, insbesondere von Berge- bzw. Rettungsgeräten 4, 5. Das Hydraulikaggregat
1 besitzt dazu zwei Druckanschlüsse bzw. -abgänge 2 und 3 und kann am in Fig. 1 linken
Druckabgang 2 ein erstes Rettungsgerät 4, zum Beispiel in Form einer Bergeschere,
eines Spreizzylinders oder eines Spreizgeräts, angeschlossen werden. In Fig. 1 ist
mit strichlierten Linien auch ein zweites Rettungsgerät 5 dargestellt, das am rechten
Druckabgang 3 angeschlossen werden kann. Die Rettungsgeräte 4, 5 weisen jeweils eine
Fluidzuführung 6 auf, durch die der von den Druckanschlüssen 2, 3 bereitgestellte
Volumenstrom zugeführt wird und weisen weiters jeweils eine Fluidrückführung 7 auf,
mit denen ein Volumenstrom wieder dem Hydraulikaggregat 1 zugeführt wird. Details
der Fluidrückführung 7 an den Rettungsgeräten 4, 5 sowie am Hydraulikaggregat 1 sind
an dieser Stelle nicht näher dargestellt bzw. erläutert, es sind dazu lediglich einfache
Rückführungsleitungen erforderlich. Zur Steuerung des Volumenstroms an den Rettungsgeräten
4, 5 sind diese z.B. mit 4/3-Wegeventilen ausgestattet, mit denen in der Grundstellung
des Ventils im Leerlauf ein Umlauf des Hydraulikfluids bei niedrigem Druckniveau möglich
ist und in den weiteren Ventilstellungen zwei verschiedene Bewegungsrichtungen der
Rettungsgeräte 4, 5 gewählt werden können.
[0024] Zur Versorgung der Druckanschlüsse bzw. -abgänge 2, 3 umfasst das Hydraulikaggregat
1 zwei mit strichpunktierten Linien angedeutete Hydraulikkreise 8 und 9, von denen
Hydraulikfluid 10 aus einem Fluidbehälter 11 entnommen und den Druckabgängen 2, 3
zugeführt wird. Der erste Hydraulikkreis 8 umfasst eine erste Pumpenanordnung 12,
die aus zumindest zwei Pumpelementen 13 und 14 besteht. Analog dazu umfasst der zweite
Hydraulikkreis 9 eine zweite Pumpenanordnung 15, die zumindest zwei Pumpelemente 16
und 17 umfasst. Die Pumpelemente 13, 14, 16, 17 basieren auf dem Verdrängungsprinzip
und können dadurch sehr hohe Drücke, zum Beispiel bis 1000 bar, aufbauen. Weiters
können die Pumpelemente 13, 14, 16, 17 sowie eventuell weitere Pumpelemente als Teil
einer Hydraulikpumpe in Form einer Radialkolbenpumpe, Axialkolbenpumpe oder ähnlicher
Pumpenarten mit mehreren Verdrängerelementen ausgebildet sein.
[0025] Die Pumpelemente 13, 14 der ersten Pumpenanordnung 12 sowie die Pumpelemente 16,
17 der zweiten Pumpenanordnung 15 werden von einem gemeinsamen Antriebsmotor 18 angetrieben,
wobei der Antriebsmotor 18 beispielsweise einen Elektromotor umfassen kann. Für einen
mobilen Einsatz ist als Antrieb auch die Verwendung eines Verbrennungsmotors 19 von
Vorteil, da eine große räumliche Unabhängigkeit von Stromquellen gegeben ist. Die
von den ersten Pumpelementen 13 und 14 erzeugten Volumenströme werden über erste Fluidleitungen
20 bzw. 21 zum ersten Druckabgang 2 geführt, wobei die zumindest zwei ersten Fluidleitungen
20 und 21 auch in einer ersten Sammelleitung 22 vor dem ersten Druckabgang 2 zusammengefasst
werden können. Analog dazu werden die von den zweiten Pumpelementen 16 und 17 erzeugten
Volumenströme über zweite Fluidleitungen 23 bzw. 24 zum zweiten Druckabgang 3 geführt,
wobei auch hier die zweiten Fluidleitungen 23 und 24 vor dem zweiten Druckabgang 3
zu einer zweiten Sammelleitung 25 zusammengeführt sein können. Die Fluidleitungen
20, 21 sowie 23, 24 sind zur Verdeutlichung der durch sie geführten Volumenströme
in Form von Pfeilen dargestellt.
[0026] Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 1 keine Fluidleitungen dargestellt,
in denen das Hydraulikfluid 10 innerhalb der Hydraulikkreise 8 oder 9 bzw. von den
Rettungsgeräten 4 oder 5 weitgehend drucklos zum Fluidbehälter 11 zurückgeführt wird.
[0027] Grundsätzlich ist vorgesehen, dass am ersten Druckabgang 2 für das erste Rettungsgerät
4 der Volumenstrom der ersten Pumpenanordnung 12, also der ersten Pumpelemente 13
und 14, bereitgestellt wird und analog dazu am zweiten Druckabgang 3 für das zweite
Rettungsgerät 5 der Volumenstrom der zweiten Pumpenanordnung 15, also der zweiten
Pumpelemente 16 und 17 bereitgestellt wird. Wenn an einem der Druckabgänge 2, 3 kein
Rettungsgerät 4, 5 angeschlossen ist, muss durch aus dem Stand der Technik bekannte
Maßnahmen sichergestellt werden, dass die von den Pumpelementen 13, 14, 16, 17 erzeugten
Volumenströme ohne Beschädigung des Hydraulikaggregats 1 wieder dem Fluidbehälter
11 zugeführt werden. Dies kann beispielsweise ein den Druckanschlüssen 2, 3 vorgeordnetes
Druckentlastungsventil sein, das manuell oder automatisch betätigt wird und die Volumenströme
den Druckabgängen 2, 3 erst nach dem Anschließen eines Rettungsgeräts 4 bzw. 5 diesem
bzw. diesen zugeführt werden.
[0028] Die in einem Hydraulikkreis 8 bzw. 9 umgesetzte Leistung ist proportional zum Produkt
aus Größe des Volumenstroms und Höhe des Fluiddrucks. Da die Leistung des Antriebsmotors
18, zum Beispiel eines im Hydraulikaggregat 1 eingesetzten Verbrennungsmotors 19,
begrenzt ist, ist auch der an den Druckanschlüssen 2 bzw. 3 zur Verfügung stellbare
Volumenstrom bei einem bestimmten Druck nach oben begrenzt. Bei geringem Gegendruck
durch das angeschlossene Rettungsgerät 4 bzw. 5 ist der Volumenstrom zusätzlich durch
die höchste Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmotors 18, zum Beispiel durch die
Höchstdrehzahl des Verbrennungsmotors 19, nach oben begrenzt. In der Praxis kann jedoch
von einer weitgehend konstanten Antriebsgeschwindigkeit ausgegangen werden, weshalb
von den Pumpenanordnungen 12, 15 eine weitgehend konstante Gesamtfördermenge geliefert
wird und diese, angepasst an die zur Verfügung stehende Antriebsleistung, in Volumenströme
mit unterschiedlichen Druckniveaus aufgeteilt werden müssen.
[0029] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei einem gattungsgemäßen Hydraulikaggregat
1 eine Möglichkeit vorzusehen, den in einem Hydraulikkreis 8 oder 9 zur Verfügung
stehenden Volumenstrom zumindest teilweise in den jeweils anderen Hydraulikkreis 9
bzw. 8 umzuleiten, wodurch die Leistung des Antriebsmotors 18 besser ausgenützt werden
kann und an einem Druckabgang 2 bzw. 3 ein Volumenstrom genutzt werden kann, der über
den von der jeweiligen Pumpenanordnung 12 bzw. 15 bereitgestellten Volumenstrom hinausgeht.
Auf diese Weise kann, wenn an einem der Druckabgänge 2 oder 3 kein Volumenstrom benötigt
wird, da kein Rettungsgerät angeschlossen ist oder das Rettungsgerät sich in einem
inaktiven Zustand befindet, am anderen Druckabgang ein vergrößerter Volumenstrom zur
Verfügung gestellt werden, wodurch mit einem daran angeschlossenen Rettungsgerät erhöhte
Arbeitsgeschwindigkeiten oder Wirkkräfte erzielt werden können.
[0030] Für diese bedarfsweise Umleitung eines Volumenstroms aus dem ersten Hydraulikkreis
8 zum zweiten Hydraulikkreis 9 weist der erste Hydraulikkreis 8 ein erstes Wegeventil
26 auf, mit dem die erste Fluidleitung 21 über eine erste Verbindungsleitung 27 mit
einer zweiten Fluidleitung 24 im zweiten Hydraulikkreis 9 verbunden werden kann. Ebenso
ist im zweiten Hydraulikkreis 9 in einer zweiten Fluidleitung 24 ein zweites Wegeventil
28 angeordnet und kann die zweite Fluidleitung 24 über eine zweite Verbindungsleitung
29 mit der ersten Fluidleitung 21 verbunden werden.
[0031] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Wegeventile zu verwenden, die manuell betätigt
werden und ist für die bedarfsgerechte Zuordnung der Volumenströme jeweils ein manueller
Umschaltvorgang erforderlich. In der Praxis werden aus dem Stand der Technik bekannte
Hydraulikaggregate so gehandhabt, dass ein mit einem Rettungsgerät hantierender Bediener
einem Maschinisten am Hydraulikaggregat entsprechende Kommandos erteilt. Für die bedarfsgerechte
Zuteilung der Volumenströme zu den Rettungsgeräten ist daher beim Stand der Technik
eine eigene Bedienungsperson erforderlich.
[0032] Bei einem erfindungsgemäßen Hydraulikaggregat 1 ist für die bedarfsgerechte Zuteilung
der Volumenströme keine eigene Bedienungsperson erforderlich, nachdem die Wegeventile
26 und 28 automatisierte Schaltvorgänge ausführen.
[0033] Die Wegeventile 26, 28 weisen dazu eine in Richtung einer Ausgangsstellung wirkende
Feder 30, 31 auf und umfassen weiters ein Betätigungsglied 32, 33, mit denen der Volumenstrom
entweder dem jeweiligen Druckabgang 2 bzw. 3 zugeleitet oder über die Verbindungsleitung
27 bzw. 29 jeweils zum anderen Hydraulikkreis 9 bzw. 8 umgeleitet wird. Das auf das
erste Wegeventil 26 wirkende erste Betätigungsglied 32 wird über eine Steuerleitung
34 angesteuert, die im dargestellten Ausführungsbeispiel vom zweiten Hydraulikkreis
9 zum Betätigungsglied 32 verläuft, und das auf das zweite Wegeventil 28 wirkende
zweite Betätigungsglied 33 wird über eine Steuerleitung 35 angesteuert, die in diesem
Ausführungsbeispiel vom ersten Hydraulikkreis 8 zum Betätigungsglied 33 verläuft.
[0034] In der dargestellten Ausführungsform wird die Schaltstellung des Wegeventils 26 durch
den im zweiten Hydraulikkreis 9 herrschenden Druck bestimmt, da es sich bei den Steuerleitungen
34 und 35 um hydraulische Steuerleitungen handelt, in denen der Druck in einer Fluidleitung
des jeweils anderen Hydraulikkreises an das Betätigungsglied des Wegeventils des anderen
Hydraulikkreises übertragen wird. Mit einem derartigen Hydraulikaggregat 1 kann der
an einem Druckabgang 2 bzw. 3 bereitgestellte Volumenstrom um den Volumenstrom von
einem Pumpelement 17 bzw. 14 des anderen Hydraulikkreises 9 bzw. 8 vergrößert werden,
wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit eines angeschlossenen Rettungsgeräts 4 bzw. 5 erhöht
werden kann, ohne dass eine manuelle Verstellung der Wegeventile 26, 28 erforderlich
wäre.
[0035] Die Steuerleitungen 34 bzw. 35 können auch elektrische Steuerleitungen sein, mit
denen Statusinformationen vom jeweils anderen Hydraulikkreis 9 bzw. 8, z.B. Druckniveaus
oder Schalterstellungen an den Rettungsgeräten 4, 5, an das Betätigungsglied 32 bzw.
33 des betrachteten Hydraulikkreises 8, 9 übertragen werden und die zuvor erläuterten
Schaltvorgänge bewirkt werden können.
[0036] Ist beispielsweise das am Hydraulikaggregat 1 angeschlossene Rettungsgerät 4 ein
hydraulisch angetriebener Rettungszylinder, gibt es bei dessen Einsatz unterschiedliche
Betriebszustände. Im Leerlauf des Rettungszylinders kann das Hydraulikfluid 10 bei
niedrigem Druckniveau zum Schaltventil des Rettungszylinders und von diesem zurück
zum Fluidtank 11 geführt werden. Beim Einfahren oder Ausfahren des Rettungszylinders
ohne Last herrscht nur ein geringer Arbeitswiderstand, der in der inneren Reibung
des Rettungszylinders und in Leitungswiderständen begründet ist und kann diese Ein-
bzw. Ausfahrbewegung bei einem vergleichsweise niedrigen Druckniveau von bis zu etwa
30 bar erfolgen. Diese Ein- oder Ausfahrbewegung sollte aus Gründen der Zeitersparnis
mit möglichst großer Geschwindigkeit durchgeführt werden können und ist daher das
Bereitstellen eines großen Volumenstroms von Vorteil und kann aufgrund des relativ
niedrigen Druckniveaus der Antriebsmotor 18 auch die dazu nötige Leistung aufbringen.
[0037] Bei externer Belastung des Rettungszylinders arbeitet dieser gegen einen höheren
Arbeitswiderstand und erhöht sich dabei der erforderliche Fluiddruck und muss dieser
auch vom Hydraulikaggregat 1 bereitgestellt werden. Das Druckniveau steigt dabei typischerweise
auf bis zu 700 (1000) bar und muss aufgrund der begrenzten Leistung des Antriebsmotors
18 der unter hohem Druck stehende Volumenstrom reduziert werden.
[0038] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Hydraulikaggregat 1 kann dies beispielsweise dadurch
erfolgen, dass bei einem Druckanstieg am Druckabgang 2 nur der Volumenstrom des ersten
Pumpelements 13 bis zum Druckabgang 2 geführt wird, während der Volumenstrom des Pumpelements
14 über ein druckgesteuertes Ventil zum Beispiel bei einem Umschaltdruck von 150 bis
250 bar zum Fluidbehälter 11 zurückgeführt wird. Das Pumpelement 14 beansprucht dadurch
nur einen vergleichsweise geringen Anteil der Antriebsleistung des Antriebsmotors
18 und steht ein dementsprechend höherer Anteil der Antriebsleistung für das Pumpelement
13, das den hohen Arbeitsdruck erzeugen muss, zur Verfügung.
[0039] In Fig. 1 ist die Ausgangsstellung der Wegeventile 26 und 28, die durch die Federn
30 bzw. 31 bewirkt wird, derart, dass der Volumenstrom der Pumpelemente 14 und 17
jeweils im betreffenden Hydraulikkreis 8, 9 verbleibt und somit zum Druckabgang 2
bzw. 3 geführt wird. Es sind jedoch auch davon abweichende Ausführungsformen möglich,
wie auch nachstehend beschrieben.
[0040] Die Steuerleitungen 34 und 35 können auch elektrische Steuerleitungen sein, mit denen
elektrische Signale vom jeweils anderen Hydraulikkreis oder von einem daran angeschlossenen
Rettungsgerät an das Betätigungsglied des betreffenden Hydraulikkreises übertragen
werden. Elektrische Steuersignale können dabei etwa durch Schaltelemente am angeschlossenen
Rettungsgerät oder durch Druck-Spannungs-Wandler im Hydraulikkreis generiert werden.
[0041] Die Betätigungsglieder 32, 33 können z. B. als Steuerkolben für hydraulische Steuerleitungen
34, 35 oder als Magnetventile für elektrische Steuerleitungen 34, 35 in entsprechenden
Wegeventilen realisiert sein.
[0042] In Fig. 2 ist ein Schema eines erfindungsgemäß ausgeführten Hydraulikaggregats 1
gezeigt, wobei jene Bauelemente, die bereits in der anhand von Fig. 1 beschriebenen
Ausführungsform enthalten sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Auf Wiederholungen
der Bauteilebeschreibungen wird daher weitgehend verzichtet.
[0043] Das am Hydraulikaggregat 1 anschließbare Rettungsgerät 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch ein hydraulisches Schneidgerät 36 gebildet und umfasst einen doppelt wirkenden
Hydraulikzylinder, in dem ein Kolben zwei Arbeitsräume innerhalb des Hydraulikzylinders
voneinander trennt. Die Bewegungsrichtung des Schneidgeräts 36 hängt davon ab, in
welchen der Arbeitsräume das durch die Fluidzuführung 6 zugeführte Hydraulikfluid
10 mittels eines Schaltventils 37 geleitet wird. Das aus dem jeweils anderen Arbeitsraum
verdrängte Hydraulikfluid 10 wird über die Fluidrückführung 7 wieder zum Hydraulikaggregat
1 zurückgeführt. Bei angeschlossenem Rettungsgerät 4 führt also der Fluidkreislauf
vom Druckabgang 2 über die Fluidzuführung 6 zum Rettungsgerät 4 und über die Fluidrückführung
7 zurück zu einem Rücklaufanschluss 38 und von diesem über eine Rücklaufleitung 39
am Hydraulikaggregat 1 oder direkt zurück zum Fluidbehälter 11.
[0044] In strichlierten Linien ist ein zweites Rettungsgerät 5 angedeutet, das ebenfalls
am Hydraulikaggregat 1 angeschlossen werden kann.
[0045] Der Antriebsmotor 18, die Pumpenanordnungen 12 und 15 sowie die Fluidleitungen 20,
21, 23, 24 bzw. die Sammelleitungen 22, 25 entsprechen dabei der anhand von Fig. 1
beschriebenen Ausführung, jedoch sind die Leitungen in Fig. 2 durch Striche dargestellt
und nicht, wie in Fig. 1, durch Blockpfeile.
[0046] Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich insofern von jener in Fig. 1,
dass die Wegeventile 26 und 28 von den Federn 30 bzw. 31 in eine Ausgangsstellung
gedrückt werden, in der ein Fließweg von der ersten Fluidleitung 21 des ersten Hydraulikkreises
8 zur Verbindungsleitung 27 zum anderen Hydraulikkreis 9 geöffnet ist. In dieser Ausführungsform
wird somit der vom Pumpelement 14 gelieferte Volumenstrom in der Ausgangsstellung
des Wegeventils 26 zum anderen Hydraulikkreis 9 umgeleitet. Analog dazu ist im zweiten
Hydraulikkreis 9 die Ausgangsstellung des Wegeventils 28 derart, dass der vom Pumpelement
17 gelieferte Volumenstrom zum ersten Hydraulikkreis 8 umgeleitet wird.
[0047] Da die Pumpenanordnungen 12 und 15 üblicherweise identische Förderleistungen aufweisen,
ist dieses "Kreuzen" von Volumenströmen zwischen den beiden Hydraulikkreisen 8 und
9 ohne merkbare Auswirkung für die an den Druckabgängen 2 bzw. 3 bereitgestellten
Volumenströme bzw. Drücke.
[0048] Das Betätigungsglied 32, mit welchem das erste Wegeventil 26 entgegen der Wirkung
der Feder 30 aus der Ausgangsstellung umgeschaltet wird, wird wiederum von einer ersten
Steuerleitung 34 angesprochen, die in dieser Ausführungsform jedoch von jeweils vorherrschenden
Druckniveaus im ersten Hydraulikkreis 8 beeinflusst ist und zwar von den Druckniveaus
in der ersten Sammelleitung 22 oder von Druckniveaus in der ersten Fluidleitung 20,
die vom Pumpelement 13 zum ersten Druckabgang 2 führt.
[0049] Durch diese Ausführungsform holt sich der erste Hydraulikkreis 8 bei einem vorbestimmten
ersten Druckanstieg in der Fluidleitung 20 bzw. Sammelleitung 22 gewissermaßen den
vom Pumpelement 14 an den zweiten Hydraulikkreis 9 umgeleiteten Volumenstrom zurück
für den eigenen Bedarf. Ebenso kann der zweite Hydraulikkreis 9 den in der Ausgangsstellung
des zweiten Wegeventils 28 zum ersten Hydraulikkreis 8 umgeleiteten Volumenstrom des
Pumpelements 17 bei Bedarf zum eigenen Druckabgang 3 zurückholen.
[0050] Die druckabhängige Umleitung des Volumenstromes des Pumpelementes 14 tritt bei der
Ausführungsform nach Fig. 2 dann ein, wenn in der ersten Sammelleitung 22 bzw. am
Druckabgang 2, oder wenn alternativ in der ersten Fluidleitung 20, ein vorbestimmter
Druckanstieg detektiert wird bzw. eine vorbestimmter erster Druckschwellwert überschritten
wird. In einem solchen Fall wird das Betätigungsglied 32 über die erste Steuerleitung
34 aktiviert, insbesondere mit elektrischer Energie beaufschlagt. Analog dazu wird
das zweite Betätigungsglied 33 aktiviert, insbesondere über die Steuerleitung 35 mit
elektrischer Energie beaufschlagt, wenn in der zweiten Sammelleitung 25 bzw. am zweiten
Druckabgang 3, oder wenn alternativ in der zweiten Fluidleitung 23, ein vorbestimmter
Druckanstieg bzw. eine Überschreitung eines vorbestimmten ersten Druckschwellwertes
detektiert wird.
[0051] Die Betätigungsglieder 32, 33 sind hierbei durch Magnetspulen von elektromagnetisch
betätigbaren Wegeventilen 26, 28 gebildet. Die jeweils vorherrschenden Druckniveaus
in den Hydraulikkreisen 8, 9 bzw. an deren Druckabgängen 2, 3 werden hierbei von Drucksensoren
40, 41 mit elektrischen Sensorschnittstellen erfasst. Jeder Drucksensor 40, 41 ist
via wenigstens eine elektrische Sensorleitung 42, 43 mit einer elektronischen Steuervorrichtung
44 zur Erfassung bzw. Auswertung der elektrischen, druckrepräsentierenden Signale
der Drucksensoren 40, 41 verbunden. Dadurch kann die Steuervorrichtung 44 die in den
Hydraulikkreisen 8, 9 vorliegenden bzw. die an den Drucksensoren 40, 41 jeweils vorherrschenden
hydraulischen Druckverhältnisse erfassen bzw. ermitteln. Basierend auf einer in der
Steuervorrichtung 44 implementierten bzw. von der Steuervorrichtung 44 umgesetzten
Auswerte- bzw. Steuerungslogik, wie sie nachfolgend im Detail beschreiben ist, werden
sodann die Betätigungsglieder 32, 33 via die Steuerleitungen 34, 35 angesteuert, insbesondere
aktiviert oder deaktiviert.
[0052] Wie bereits erläutert, kann mit einem derartigen Hydraulikaggregat 1 ein Rettungsgerät
4, 5 mit unterschiedlichen Druckniveaus des Hydraulikfluids 10 versorgt werden, wobei
aufgrund der vorgegebenen Leistung des Antriebsmotors 18 bei niedrigem Druck ein großer
Volumenstrom und bei hohem Druck nur ein kleiner Volumenstrom bereitgestellt werden
kann. Um dies zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, einzelne Pumpelemente zum Beispiel
die Pumpelemente 14 und/oder 17 bei Ansteigen des Druckniveaus im Rettungsgerät mittels
eines nicht dargestellten Ventils direkt zum Fluidbehälter 11 umzuleiten und damit
den Anteil der unter hohem Druck stehenden Fördermenge zu verringern.
[0053] Weiters ist es möglich, dass die Pumpelemente 13 und 14 der Pumpenanordnung 12 bzw.
die Pumpelemente 16 und 17 der Pumpenanordnung 15 unterschiedlich große Förderleistungen
aufweisen. Bei einer bestimmten Antriebsintensität des Antriebsmotors 18, zum Beispiel
einer Bezugsdrehzahl, kann vorgesehen sein, dass das Pumpelement 14 eine größere Förderleistung
als das Pumpelement 13 aufweist und somit für die Versorgung mit einem großen Volumenstrom
bei vergleichsweise geringem Druckniveau gut geeignet ist, während das kleinere Pumpelement
13 mit seiner kleineren Förderleistung für die Bereitstellung eines vergleichsweise
kleinen Volumenstroms bei hohem Druckniveau optimal geeignet ist. Über die Auslegung
derartiger Mehr-Druckstufen-Pumpen wird auf den diesbezüglich bekannten Stand der
Technik verwiesen.
[0054] Ein erfindungsgemäßes Hydraulikaggregat 1 besitzt beispielsweise folgende Fördermengen,
die von der jeweiligen Betriebssituation abhängig sind. Als Bezugsintensität des Antriebsmotors
18 wird beispielsweise eine Drehzahl von 3000 U/min angenommen. Die beiden Pumpelemente
13 und 16 der Hydraulikkreise 8, 9 besitzen bei dieser Bezugsintensität eine Fördermenge
von beispielsweise jeweils 0,7 l/min und besitzen die Pumpelemente 14 und 17 beispielsweise
eine Fördermenge von jeweils 2,0 l/min. Die Pumpelemente 13 und 16 können somit als
Hochdruckelemente 45 bzw. 46 bezeichnet werden und können die beiden größeren Pumpelemente
14 und 17 als Niederdruckelemente 47 bzw. 48 bezeichnet werden.
[0055] Bei einer Ausführungsform des Hydraulikaggregats gemäß Fig. 2 ergeben sich dabei
folgende Fördermengen bei der Verwendung von zwei Rettungsgeräten 4, 5. Wenn zwei
Rettungsgeräte 4, 5 an jeweils einem der Druckanschlüsse 2, 3 angeschlossen sind,
werden diese im Leerlauf bei einem Druckniveau von beispielsweise bis zu etwa 20 bar
durchströmt. Als Fördermenge steht dabei am Druckabgang 2 der von der Pumpelementen
13, 17 gelieferte Volumenstrom von in Summe 2,7 l zur Verfügung. Ebenso wird das zweite
Rettungsgerät 5 vom Druckabgang 3 mit einem Volumenstrom von 2,7 l/min versorgt.
[0056] Wird nun beispielsweise am Rettungsgerät 4 eine Verstellbewegung bei geringem Widerstand
eingeleitet, steigt dabei der Druck auf über 20 bar, wodurch über die Steuerleitung
34 ein Umschaltsignal an das erste Wegeventil 26 gesendet wird und der Volumenstrom
des Pumpelements 14 zum ersten Hydraulikkreis 8 umgeleitet bzw. zurückgeholt wird
und dadurch am ersten Druckabgang 2 eine Fördermenge von 4,7 l/min zur Verfügung steht.
Dadurch kann, falls nur das Rettungsgerät 4 aktiviert wird, dieses eine wesentlich
höhere Arbeitsgeschwindigkeit erzielen. Wird nun beispielsweise auch das Rettungsgerät
5 bei niedrigem Arbeitswiderstand aktiviert, wird aufgrund des Druckanstiegs in der
zweiten Fluidleitung 23 bzw. in der Sammelleitung 25 über die Steuerleitung 35 ein
Umschaltsignal an das zweite Wegeventil 28 übermittelt, wodurch der Umschaltvorgang
vom Betätigungsglied 33 bewirkt wird. Dadurch wird der vom Pumpelement 17 gelieferte
Volumenstrom zum zweiten Hydraulikkreis 9 umgeleitet bzw. zurückgeholt und stehen
in diesem Betriebszustand den Rettungsgeräten 4, 5 wiederum, wie im Leerlaufbetrieb,
jeweils 2,7 l/min an Fördermenge zur Verfügung. Die erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit
der Rettungsgeräte 4 bzw. 5 kann demnach immer automatisch genutzt werden, wenn nur
eines der Rettungsgeräte 4, 5 betätigt wird.
[0057] Wenn an dem Rettungsgerät 4 ein nochmals erhöhter Arbeitswiderstand auftritt, wird
der vom Pumpelement 14 gelieferte Volumenstrom mittels eines in Fig. 2 nicht dargestellten
Ventils zum Fluidbehälter 11 umgeleitet und steht die Antriebsleistung des Antriebsmotors
18 zum überwiegenden Teil für das erste Pumpelement 13 zur Verfügung, mit dem bei
der Bezugsdrehzahl von 3000 U/min eine Fördermenge von 0,7 l/min am Druckabgang 2
zur Verfügung gestellt werden kann. Das Druckniveau liegt dabei etwa zwischen dem
Umschaltdruck von unter 250 bar, bei dessen Überschreitung der Volumenstrom des Pumpelements
14 weggeschaltet wird und dem durch ein Druckbegrenzungsventil nach oben begrenzten
Systemdruck von etwa 750 bar bis 1000 bar.
[0058] Der große Vorteil des angegebenen Hydraulikaggregats 1 besteht darin, dass diese
Schaltvorgänge zur bedarfsgerechten Zuweisung der Volumenströme an die Druckanschlüsse
2 und/oder 3 nicht von einer Bedienperson ausgeführt werden müssen, sondern aufgrund
der druckabhängig gesteuerten, elektromagnetisch betätigbaren Wegeventile 26, 28 automatisch
ausgeführt werden.
[0059] Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird das Rettungsgerät 4 vom Druckabgang
2 im Leerlauf mit einer Fördermenge von 2,7 l/min versorgt, die sich aus einer Teilmenge
von 0,7 l/min vom Hochdruckelement 45 des ersten Hydraulikkreises 8 und einer Teilmenge
von 2,0 l/min vom Niederdruckelement 48 des zweiten Hydraulikkreises 9 zusammensetzt.
Bei einem Druckanstieg durch Aktivieren des Rettungsgeräts 4 bei geringem Arbeitswiderstand
wird zusätzlich der Volumenstrom des Niederdruckelements 47 mit einer Fördermenge
von 2,0 l/min zum Druckabgang 2 geleitet, wodurch dann in Summe 4,7 l/min zur Verfügung
stehen, wenn kein Volumenstrom für ein zweites Rettungsgerät 5 erforderlich ist.
[0060] Dementsprechend ist im Hydraulikaggregat 1 wenigstens eine elektrohydraulische Schaltvorrichtung
49 ausgebildet, welche wenigstens ein Wegeventil 26, 28 zur steuerbaren bzw. automatisch
gesteuerten Kumulierung von Fördermengen bzw. Volumenströmen der ersten und zweiten
Pumpenanordnung 12, 15 und zur steuerbaren bzw. automatisch gesteuerten Trennung bzw.
Separierung kumulierter Fördermengen der ersten und zweiten Pumpenanordnung 12 , 15
umfasst.
[0061] Diese elektrohydraulische Schaltvorrichtung 49 ist basierend auf einer Steuerungslogik
der Steuervorrichtung 44 in die jeweiligen Schaltzustände, insbesondere in Ruhe- bzw.
Ausgangszustände und Aktiv- bzw. Stellzustände, überführbar. Einfluss auf diese Steuerungslogik
hat neben dem zumindest einen hydraulisch-elektrischen Drucksensor 40, 41 weiters
wenigstens ein Temperatursensor 50 zur Erfassung der jeweiligen Temperatur des Hydraulikfluids
10.
[0062] Der wenigstens eine Temperatursensor 50 erfasst vorzugsweise die Temperatur von der
im Fluidbehälter 11 befindlichen Hydraulikflüssigkeit, insbesondere des darin bevorrateten
Hydrauliköls. Der wenigstens eine Temperatursensor 50 kann jedoch alternativ oder
zusätzlich auch an anderen Stellen des Hydraulikaggregats 1 positioniert sein, beispielsweise
im Bereich der Leitungen 20, 23; 22, 25 und/oder im Bereich der Druckabgänge 2, 3.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der wenigstens eine Temperatursensor 50 zur Erfassung
der Umgebungs- bzw. Lufttemperatur im Bereich des Hydraulikaggregats 1 vorgesehen
sein.
[0063] Die elektronische bzw. elektrische Steuervorrichtung 44 ist mit dem wenigstens einen
Temperatursensor 50 über wenigstens eine Sensorleitung 51 verbunden, sodass die vom
Temperatursensor 50 aufgenommenen Temperaturwerte zur Auswertung bzw. Verarbeitung
an die Steuervorrichtung 44 übertragbar sind. Wie vorhergehend bereits beschrieben,
ist die Steuervorrichtung 44 weiters mit dem zumindest einen Drucksensor 40, 41 leitungsverbunden.
[0064] Die elektronische Steuervorrichtung 44 ist anhand ihrer Steuerungslogik dazu eingerichtet,
(i) eine druckabhängig gesteuerte, insbesondere eine automatisiert kontrollierte Kumulierung
und kumulierte Zuführung von Fördermengen der ersten und zweiten Pumpenanordnung 12,
15 zu einem gemeinsamen Druckabgang 2 oder 3, also zu einer einzelnen Hydraulikschnittstelle
des Hydraulikaggregats 1, zu unterdrücken bzw. zu verhindern oder inaktiv zu stellen
und/oder (ii) eine hydraulisch oder elektrisch gesteuerte, automatisierte Drehzahlanhebung
des Antriebsmotors 18, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine oder des Elektromotors,
beim Vorliegen bestimmter Betriebszustände bzw. Umgebungsbedingungen zu unterdrücken
bzw. zu unterbinden. Eine solche Unterbindung bzw. Vermeidung einer Volumenstrom-Kumulierung
zwischen den Pumpenanordnungen 12, 15 bzw. eine automatische Unterbindung einer Volumenstrom-Umleitung
zwischen den beiden Hydraulikkreisen 8, 9 und/oder eine Vermeidung bzw. Unterdrückung
einer Drehzahlanhebung des Antriebsmotors 18 erfolgt mittels der Steuerungslogik der
Steuervorrichtung 44 vor allem dann, wenn der von dem wenigstens einen Temperatursensor
50 erfasste Temperaturwert der Hydraulikflüssigkeit unter einem vorbestimmten Temperaturschwellwert
für die Hydraulikflüssigkeit liegt und wenn gleichzeitig der von dem zumindest einen
Drucksensor 40, 41 erfasste Druck an jedem der Druckabgänge 2, 3 unter einem vorbestimmen
Druckschwellwert liegt.
[0065] Dadurch ist eine vorteilhafte, steuerungstechnische Zustands-Diskriminierung geschaffen,
durch welche vermieden wird, dass die Drehzahl des Antriebsmotors 18 selbsttätig angehoben
wird, wenn die Hydraulikflüssigkeit relativ kalt ist, somit eine relativ hohe Viskosität
aufweist und demzufolge einen relativ hohen bzw. erhöhten Staudruck in den Fluidleitungen
20, 21; 23, 24 bzw. an den Druckabgängen 2, 3 verursacht. Eine automatische Anhebung
der Drehzahl des Antriebsmotors 18 erfolgt dadurch erst dann, wenn an einem der Druckabgänge
2, 3 ein erhöhter Staudruck auftritt bzw. der vorbestimmte Druckschwellwert festgestellt
wird, weil ein angeschlossenes Rettungsgerät 4, 5 von einer Bedienperson tatsächlich
betätigt wird und sich damit ein erhöhter Arbeitswiderstand ergibt, nachdem im hydraulischen
Rettungsgerät 4, 5 ein Kolben innerhalb eines Hydraulikzylinders hydraulisch verschoben
werden muss. Insbesondere kann so mit erhöhter Zuverlässigkeit darauf geschlossen
werden, ob wenigstens ein Rettungsgerät 4, 5 tatsächlich aktiviert wurde bzw. ob tatsächlich
eine Stell- bzw. Arbeitsbewegung gefordert ist. Diese erhöhte Zuverlässigkeit der
Detektierung kann dabei auch bei relativ kalten Umgebungsbedingungen, insbesondere
auch bei Minusgraden, erreicht werden.
[0066] Durch diese indirekte, auf Druck- und Temperaturzuständen des Hydraulikfluids basierende
Erfassung des Aktivierungs- bzw. Betätigungszustandes eines Rettungsgerätes 4, 5 ist
es in vorteilhafter Art und Weise nicht erforderlich, gesonderte Steuer- bzw. Signalleitungen
oder Funksignale ausgehend vom Rettungsgerät 4, 5 in Richtung zum Hydraulikaggregat
1 zu führen bzw. zu übertragen und am Hydraulikaggregat 1 auszuwerten. Demnach ist
es ausreichend, wenn jedes der an das Hydraulikaggregat 1 anschließbaren Rettungsgeräte
4, 5 ausschließlich hydraulisch mit dem Hydraulikaggregat 1 in Verbindung steht bzw.
ausschließlich hydraulisch mit dem Hydraulikaggregat 1 koppelbar ist. Dies vereinfacht
den Aufbau und reduziert die Kosten des Hydraulikaggregats 1 und der daran anzuschließenden
Rettungsgeräte 4, 5. Insbesondere ist es nicht zwingend erforderlich, elektrische
Kupplungsvorrichtungen für Signalleitungen und Kabelverbindungen zwischen den Rettungsgeräten
4, 5 und dem Hydraulikaggregat 1 vorzusehen, um Zustandsinformationen und/oder Leistungsanforderungen
zwischen den genannten Einheit zu übertragen.
[0067] Zur automatisierten Veränderung, insbesondere zur bedarfsgerechten Anhebung und Absenkung
der Drehzahl der Antriebsmotors 18 ist am Hydraulikaggregat 1 eine AntriebsdrehzahlStellvorrichtung
52 ausgebildet. Diese Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung 52 kann hydraulisch betätigt
bzw. gesteuert sein, wie dies beispielsweise in der
EP2260210B1 erläutert ist. In Zusammenhang mit der elektronischen Steuervorrichtung 44 des Hydraulikaggregats
1 ist es jedoch zweckmäßig, wenn die Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung 52 für den
Antriebsmotor 18 einen elektrischen Aktor zur Veränderung einer Kraftstoff-Fördermenge
oder Kraftstoff-Ansaugmenge des Antriebsmotors 18 umfasst. Wenn jedoch der Antriebsmotor
18 des Hydraulikaggregats 1 durch einen Elektromotor gebildet ist, umfasst die Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung
52 einen leistungselektronischen Drehzahlsteller, insbesondere einen Frequenzumrichter.
[0068] Wenn die vom Temperatursensor 50 fortlaufend erfassbare Temperatur des Hydraulikfluids
11 allmählich oder von Anfang an über dem vorbestimmten Temperaturschwellwert liegt,
also relativ warm bzw. ausreichend warm und damit relativ niedrigviskos ist, kann
der vorbestimmte Druckschwellwert für eine automatisiert eingeleitete Kumulierung
von Fördermengen bzw. Volumenströmen zwischen den Pumpenanordnungen 12, 15 abgesenkt
werden. Anstelle von einzelnen Schwellwerten bezüglich der Temperatur und/oder dem
hydraulischen Druck ist es im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch möglich,
Kennfelder bzw. Wertebereiche in der Steuerungslogik der Steuervorrichtung 44 vorzusehen
und in die Schalt- bzw. Auswertelogik der Steuerungsvorrichtung 44 zu implementieren.
Insbesondere kann die Steuerungslogik auch Fuzzy-Algorithmen und/oder Trendanalysen
umfassen.
[0069] Die elektrischen Drucksensoren 40, 41 sind vorzugsweise durch Druck-Spannungs-Wandler
oder durch Druck-Stromwandler 53 gebildet. Der von solchen Sensoren bereitgestellte
Strom bzw. Ausgabewert ist dabei ein Maß für die jeweils vorliegenden, hydraulischen
Drücke.
[0070] In den Fig. 1 und 2 sind aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahmen, die einen
zweistufigen Druckbetrieb ermöglichen, zum Beispiel Druckbegrenzungsventile, Drosselventile,
Rückschlagventile etc. nicht näher dargestellt bzw. beschrieben.
[0071] In Fig. 3 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform
eines Hydraulikaggregats 1 schematisch gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche
Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangen Fig. 1 und 2 verwendet
werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Beschreibung in den
vorangegangenen Fig. 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
[0072] Bei dieser Ausführungsform weist jede der über den gemeinsamen Antriebsmotor 18 angetriebenen
Pumpenanordnungen 12, 15 zumindest ein Hockdruckelement 45, 46, zumindest ein Mitteldruck-Pumpelement
54, 55 und zumindest eine Niederdruckelement 47, 48 auf. Dementsprechend umfasst das
Hydraulikaggregat 1 eine dreistufige Pumpenanordnung 12, 15 für jeden der beiden Hydraulikkreise
8, 9.
[0073] Die elektro-hydraulische Schaltvorrichtung 49 umfasst in jedem Hydraulikkreis 8 bzw.
9 ein elektromagnetisch betätigbares Wegeventil 26 bzw. 28. Die Steuervorrichtung
44, die Drucksensoren 40, 41 und der zumindest eine Temperatursensor 50 sind analog
zu Fig. 2 ausgeführt und angeordnet.
[0074] Der Antriebsmotor 18 des Hydraulikaggregats 1 ist hierbei durch einen frequenzabhängig
steuerbaren, drehzahlveränderlichen Elektromotor 56 gebildet. Die elektrische Antriebsenergie
wird dem Elektromotor 56 über eine leistungselektronische Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung
52, insbesondere über einen Frequenzumrichter bereitgestellt. Die elektrische Antriebsenergie
wird vorzugsweise von einem elektrochemischen Akkumulator bzw. einer Batterie, von
einem kraftstoffbetriebenen Stromgenerator, oder von einem elektrischen Energieversorgungsnetz
bereitgestellt. Die leistungselektronische Stellvorrichtung 52 ist über wenigstens
eine Steuerleitung 57 mit der Steuervorrichtung 44 leitungsverbunden und erhält so
die Betriebsbefehle bzw. Drehzahlvorgaben für den Elektromotor 56.
[0075] Den Pumpenanordnungen 12, 15 und der hydraulischen Schaltvorrichtung 49 sind in an
sich bekannter Weise einzelnen Rückschlagventile 58 zugeordnet. Die Hydraulikkreise
8, 9 umfassen weiters an sich bekannte Druckbegrenzungsventile 59 zur Begrenzung von
Maximaldrücken im Hydraulikaggregat 1 und Druckabschneideventile zur 60 zur Implementierung
von vorbestimmten Druckstufen innerhalb der Pumpenanordnungen 12, 15.
[0076] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle
bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten
derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen
Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund
der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf
diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
[0077] Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen
sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen
aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können
für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen
Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
[0078] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen,
dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe
1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze
1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen
mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10
oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
[0079] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis
des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert
dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
| 1 |
Hydraulikaggregat |
31 |
Feder |
| 2 |
Druckabgang |
32 |
Betätigungsglied |
| 3 |
Druckabgang |
33 |
Betätigungsglied |
| 4 |
Rettungsgerät |
34 |
Steuerleitung |
| 5 |
Rettungsgerät |
35 |
Steuerleitung |
| 6 |
Fluidzuführung |
36 |
Schneidgerät |
| 7 |
Fluidrückführung |
37 |
Schaltventil |
| 8 |
Hydraulikkreis |
38 |
Rücklaufanschluss |
| 9 |
Hydraulikkreis |
39 |
Rücklaufleitung |
| 10 |
Hydraulikfluid |
40 |
Drucksensor |
| 11 |
Fluidbehälter |
41 |
Drucksensor |
| 12 |
Pumpenanordnung |
42 |
Sensorleitung |
| 13 |
Pumpelement |
43 |
Sensorleitung |
| 14 |
Pumpelement |
44 |
Steuervorrichtung |
| 15 |
Pumpenanordnung |
45 |
Hochdruckelement |
| 16 |
Pumpelement |
46 |
Hochdruckelement |
| 17 |
Pumpelement |
47 |
Niederdruckelement |
| 18 |
Antriebsmotor |
48 |
Niederdruckelement |
| 19 |
Verbrennungsmotor |
49 |
Schaltvorrichtung |
| 20 |
Erste Fluidleitung |
50 |
Temperatursensor |
| 21 |
Erste Fluidleitung |
51 |
Sensorleitung |
| 22 |
Erste Sammelleitung |
52 |
Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung |
| 23 |
Zweite Fluidleitung |
53 |
Druck-Stromwandler |
| 24 |
Zweite Fluidleitung |
54 |
Mitteldruck-Pumpelement |
| 25 |
Zweite Sammelleitung |
55 |
Mitteldruck-Pumpelement |
| 26 |
Erstes Wegeventil |
56 |
Elektromotor |
| 27 |
Erste Verbindungsleitung |
57 |
Steuerleitung |
| 28 |
Zweites Wegeventil |
58 |
Rückschlagventil |
| 29 |
Zweite Verbindungsleitung |
59 |
Druckbegrenzungsventil |
| 30 |
Feder |
60 |
Druckabschneideventil |
1. Hydraulikaggregat (1) mit einem ersten und zumindest einem weiteren Druckabgang (2,
3) zur wahlweisen Versorgung eines einzelnen hydraulisch antreibbaren Rettungsgerätes
(4; 5) an einem der Druckabgänge (2, 3) mit druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit,
oder zur gleichzeitigen Versorgung von mehreren hydraulisch antreibbaren Rettungsgeräten
(4, 5) an den Druckabgängen (2, 3) mit druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit, umfassend
- einen ersten Hydraulikkreis (8) mit einer ersten Pumpenanordnung (12) umfassend
zumindest ein Hochdruck-Pumpelement (13) und zumindest ein Niederdruck-Pumpelement
(14) mit zueinander unterschiedlichen Fördermengen, von welcher ersten Pumpenanordnung
(12) Fluidleitungen zu dem ersten Druckabgang (2) führen,
- einen zweiten Hydraulikkreis (9) mit einer zweiten Pumpenanordnung (15) umfassend
zumindest ein Hochdruck-Pumpelement (16) und zumindest ein Niederdruck-Pumpelement
(17) mit zueinander unterschiedlichen Fördermengen, von welcher zweiten Pumpenanordnung
(15) Fluidleitungen zu dem zumindest einen weiteren Druckabgang (3) führen,
- einen gesteuert drehzahlveränderbaren Antriebsmotor (18) in Form eines Verbrennungsmotors
(19) oder eines Elektromotors zum gemeinsam gekoppelten Antreiben der ersten und zweiten
Pumpenanordnung (12, 15),
- wenigstens eine hydraulische Schaltvorrichtung (49) mit wenigstens einem Wegeventil
(26, 28) zur steuerbaren Kumulierung von Fördermengen der ersten und zweiten Pumpenanordnung
(12, 15) und zur steuerbaren Trennung kumulierter Fördermengen der ersten und zweiten
Pumpenanordnung (12, 15),
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Temperatursensor (50) zur Erfassung der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit
ausgebildet ist, dass
jeweils zumindest ein Drucksensor (40, 41) zur Erfassung von hydraulischen Druckverhältnissen
an dem ersten und dem zumindest einen weiteren Druckabgang (2, 3) ausgebildet ist,
und dass
eine elektronische Steuervorrichtung (44) ausgebildet ist, welche mit dem wenigstens
einen Temperatursensor (50) und dem zumindest einen Drucksensor (40, 41) verbunden
ist,
wobei die elektronische Steuervorrichtung (44) dazu eingerichtet ist,
(i) eine druckabhängig gesteuerte Kumulierung und kumulierte Zuführung von Fördermengen
der ersten und zweiten Pumpenanordnung (12, 15) zu einem gemeinsamen, einzelnen Druckabgang
(2; 3) zu unterdrücken oder inaktiv zu stellen und/oder
(ii) eine hydraulisch oder elektrisch gesteuerte, automatisierte Drehzahlanhebung
des Antriebsmotors (18) zu unterbinden oder inaktiv zu stellen,
wenn der von dem wenigstens einen Temperatursensor (50) erfasste Temperaturwert der
Hydraulikflüssigkeit unter einem vorbestimmten Temperaturschwellwert für die Hydraulikflüssigkeit
liegt und wenn zudem der von dem zumindest einen Drucksensor (40, 41) erfasste Druck
an jedem der Druckabgänge (2, 3) unter einem vorbestimmen Druckschwellwert liegt.
2. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Temperatursensor (50) zur Erfassung der Temperatur von der innerhalb
eines Fluidbehälters (11) befindlichen Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist.
3. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung (52) für den Antriebsmotor (18) einen elektrischen
Aktor zur Veränderung einer Kraftstoff-Fördermenge oder Kraftstoff-Ansaugmenge des
Antriebsmotors (18) umfasst.
4. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsdrehzahl-Stellvorrichtung (52) für den Antriebsmotor (18) einen leistungselektronischen
Drehzahlsteller, insbesondere einen Frequenzumrichter, für einen als Elektromotor
ausgeführten Antriebsmotor (18) umfasst.
5. Hydraulikaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wegeventil (26, 28) der hydraulischen Schaltvorrichtung (49)
durch wenigstens ein elektrisch steuerbares Magnetventil gebildet ist, welches oder
welche mit der Steuervorrichtung (44) verbunden sind.
6. Hydraulikaggregat nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (44) dazu eingerichtet ist, einen Betätigungs- oder Inaktivzustand
eines an das Hydraulikaggregat (1) angeschlossenen Rettungsgerätes (4, 5) zu detektieren,
indem die Steuervorrichtung (44) das Vorliegen des Ruhe- oder des aktiven Schaltzustandes
der hydraulischen Schaltvorrichtung (49) sowie Drucksignale von dem wenigstens einen
elektrischen Drucksensor (40, 41) auswertet.
7. Hydraulikaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Drucksensor (40, 41) durch wenigstens einen Druck-Spannungs-
oder Druck-Stromwandler (53) gebildet ist.
8. Hydraulikaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jede der Pumpenanordnungen (12, 15) zumindest ein Hockdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Pumpelement
(45, 46; 54, 55; 47, 48) aufweist.