Liebherr-Kran

Liebherr-Kran im Einsatz auf Sardinien.

Für Krane wie Raupen- oder Hafenmobilkran sind unter anderem langsames Anlaufen, Heben unter Last und ein hoher Wirkungsgrad bei Umschlagarbeiten gefragt.  In modernen Kranen kommen je nach Einsatzfall und Maschine sowohl geschlossene als auch offene Kreisläufe zum Einsatz. Offene Kreisläufe werden meist dann gewählt, wenn mehrere Verbraucher mit unterschiedlichen Funktionen (Hubwerk, Winden, Fahrwerk) mit einer oder zwei Pumpen versorgt werden sollen. Dazu wird meist ein Load-Sensing-System in der Maschine installiert. Die Stabilität und Effizienz des Systems ist dabei abhängig vom eingestellten Load-Sensing-Differenzdruck (delta p LS), der als zusätzlicher Systemdruck an einer Messblende abfällt.

Allerdings kann diese Druckdifferenz nicht zur Energieumformung genutzt werden. Für Anwendungen im offenen Kreislauf wurde daher die Pumpenreihe DPVO der Nenngrößen 108, 140, 165 und 215 mit einem Regler ausgerüstet, an dem sich das delta p LS absenken lässt. Dadurch lässt sich die zusätzliche Druckdifferenz wieder verringern beziehungsweise anpassen. Kombiniert werden kann der Regler auch mit anderen Funktionen, etwa einer Leistungsregelung oder einer hydraulischen Hubbegrenzung. Die von Liebherr neu überarbeitete Pumpenbaureihe bietet außerdem eine Vielzahl an Durchtriebsmöglichkeiten (SAE A, SAE B und SAE C) sowie einen Leistungsdurchtrieb von 100 Prozent. Die DPVO 215 kann mit einem Impeller ausgerüstet werden und erreicht somit einen maximalen Volumenstrom von 560"l/min. Alle Pumpen können mit einem Druck bis maximal 420"bar belastet werden.Werden Doppel- oder Parallelpumpen benötigt, steht die Baureihe DPVP zur Verfügung. Diese verfügt über ein integriertes Verteilergetriebe, das unterschiedliche Übersetzungen zulässt. Verringert sich die Dieselmotorendrehzahl, kann durch eine geänderte Übersetzung der gleiche Volumenstrom wie zuvor eingestellt werden. Dadurch entfällt der Wechsel auf eine größere Pumpe. Darüber hinaus kann durch niedrigere Motorendrehzahlen Treibstoff eingespart werden.

Stelldynamik erhöht

Für Anwendungen im geschlossenen Kreislauf in Hebeapplikationen, beispielsweise Drehwerksantriebe und Windenantriebe, werden Komponenten mit hohen Wirkungsgraden und hoher Stelldynamik benötigt. Liebherr hat dafür die DPVG-Pumpen in den Nenngrössen 108, 165, 250 und 280 entwickelt. Alle Nenngrössen können optional mit unterschiedlichen Reglern, zum Beispiel elektrisch-proportional, mit einer Druckabschneidung, dieseldrehzahlabhängig oder mit einer Momentenregelung ausgestattet werden. Sicherheitsventile können den Steuerdruck abschalten und so die Pumpe wieder zentrieren. Diese Ventile sind als Sitzventil ausgebildet. Die Stelldynamik der DPVG-Pumpen wird durch eine vorgesteuerte Verstellung erreicht, das heißt der Stellkolben wird über ein Pilotventil angesteuert. Die Rückmeldung von der Schwenkwiege erfolgt wegeabhängig über die Buchse. Die Vorteile dieser Verstellart sind eine hohe Laststeifigkeit und eine präzise Volumenstrom- oder Schwenkwinkeleinstellung der Pumpe. Die Verstellzeit liegt bei 100 ms von 0 auf 280"cm³ Schluckvolumen bei einem Speisedruck von 30"bar.

Reibkräfte vermindert

Bei der Triebwerksbaugruppe beträgt der maximale Schwenkwinkel 22 Grad. Damit ist ein guter Wirkungsgradverlauf, bis hin zu kleinen Schwenkwinkeln, gewährleistet. Durch eine geänderte Konstruktion des Gleitschuhs entstehen weniger Reibkräfte und – bedingt durch den großen Schwenkwinkel – kleinere Massenträgheitsmomente der Rotationsbaugruppe.

Doppelmotor

Bei den Doppelmotoren DMVA sorgt die Back-to-Back-Anordnung für eine geringe Einbaulänge.

Zu den Eigenschaften der Pumpen gehören darüber hinaus lange Standzeiten durch verschleißfeste Bauteile, eine Durchtriebsleistung von 100 Prozent, die Baukastenkonstruktion, eine variable Einbaulage, zulässige Drücke bis 500 bar sowie eine hohe Zuverlässigkeit, zu der beispielsweise Siebe vor den Druckminderventilen beitragen. Wie können die Eigenschaften der DPVG-Pumpen im hydrostatischen Antrieb genutzt werden? In der Anwendung bei einem Raupenkran erwartet der Kranführer folgende Leistungen: Zum einen soll das Drehwerk mit konstanter Beschleunigung arbeiten, zum anderen mit einer konstanten Geschwindigkeit. Weiterhin soll der Antrieb möglichst ruckfrei anfahren und mit dem gewünschten Bremsmoment zum Stehen kommen. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, hat die Pumpe einen Regler, der den Beschleunigungsdruck über eine zweistufige Druckabschneidung einstellen kann. Der Ansteuerdruck liegt ebenfalls am Vorsteuerventil an und wird durch den Steuerdruck nach dem Druckminderventil modelliert. Das Kräftegleichgewicht wird durch den Vorsteuerdruck auf der einen Seite und durch den Hochdruck auf der anderen Seite gebildet. So kann mit einem konstanten Druck, also einem konstanten Moment, der Oberwagen des Raupenkrans beschleunigt werden. Beim Abbremsen des Oberwagens verhält es sich gleich – der Bremsdruck ist durch die zweistufige Druckabschneidung allerdings niedriger, um das Bremsmoment besser dosieren zu können. Das Drehmoment, das die Hydraulikpumpe jetzt abgibt, kann über das Pumpenverteilergetriebe an andere Pumpen abgeben werden, die zum Beispiel die Arbeitshydraulik versorgen. So kann Energie zurückgewonnen werden.

Hydraulikmotoren im mobilen Hafenkran

Ein weiteres Beispiel für die Verbesserung einer Anwendung sind die Hydraulikmotoren in einem mobilen Hafenkran. Die Motoren sind als Schrägscheibeneinheiten ausgebildet und weisen die gleichen Merkmale auf wie die zuvor beschriebenen Pumpen. Auch hier spielt der Wandlungsbereich des Motors eine wichtige Rolle; somit ist der große Schwenkwinkel ein Vorteil. Ein Wandlungsbereich von 4 ist immer noch mit guten Wirkungsgraden darstellbar.

DPVO-Pumpe

Die DPVO-Pumpen sind in den Nenngrößen 108, 140, 165 und 215 erhältlich.

Mit der vorhandenen Durchtriebsmöglichkeit können Doppelmotoren mit nur einem Anschlussflansch konstruiert werden. Von diesem Umstand machte die Firma beispielsweise beim Windenantrieb Gebrauch. Im geschlossenen Kreislauf werden Motoren (DMVA) der Nenngrösse 108"cm³ und 165"cm³ oder deren Kombination als Doppelmotoren eingesetzt. Die Doppelmotoren sind als Back-to-Back-Variante ausgeführt, sodass die Einbaulänge gering bleibt. Optional können die Motoren mit einem Bremsventil für Fahrantriebe im offenen System, einem elektrisch-proportionalen Regler und einer Druckabschneidung ausgerüstet werden, die den Motor auf den maximalen Schwenkwinkel regelt. Der Hersteller verbesserte das Motorentriebwerk und dadurch das Anlauf- und Langsamlaufverhalten. Sie legten außerdem Wert auf eine kompakte Bauform, zulässige Drücke bis 500 bar sowie einen großen Drehzahlbereich in Abhängigkeit von der Baugröße, zum Beispiel 4500"U/min für DMVA165/165, bei insgesamt 330"cm³ Schluckvolumen.   

Autor: Michael Deeken, Liebherr, www.liebherr.com

 

DPVG-Pumpe


Technik im Detail
Mehr Stelldynamik
Im Bild ist die vorgesteuerte Verstellung der DPVG-Pumpe grün hervorgehoben. Der Stellkolben wird über ein zusätzliches Pilotventil angesteuert. Dies verbessert die Stelldynamik der Pumpe. Bei einem Speisedruck von 30 bar beträgt die Verstellzeit von Null auf 280 Kubikzentimeter 100 Millisekunden.