用于馬達的轉速限制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種裝置，尤其涉及一種用于液壓馬達的轉速的限制的裝置，尤其是用于液壓馬達的驅動機構的裝置。本發明還涉及一種設置在靜液壓傳動裝置中的液壓馬達，該靜液壓傳動裝置包括開放或封閉的液壓流體回路。
【背景技術】
[0002]靜液壓馬達經常用于驅動作業設備，該靜液壓馬達不是在任何時候都能夠完全釋放由液壓栗所供給的能量，例如如果液壓馬達的驅動軸被阻礙，那么不能完全釋放轉動能量。在該情況下，液壓能量在靜液壓傳動裝置中被累積作為例如壓縮的液壓流體形式的或導引液壓流體的管道的膨脹的形式的潛在能量。示例性地，對于尤其是用于地面鉆孔的鉆柱的驅動的情形，當鉆頭或用于擴孔的鉸刀裝置被卡住或被互鎖住時。在地面鉆孔中，經常發生非期望的并且不可預見的高阻抗，如果鉆柱破裂或者如果鉆子脫落，那么該高阻抗也會非期望地、即忽然地消失。例如，如果鉆頭碰到地面中的相對較大的石頭，那么地鉆柱的轉速被忽然地減小，這在極端情況下將導致驅動軸的短暫的阻塞。然而，鉆柱經常示例性通過避開例如樹根等的阻抗或者通過弄碎石頭/擺脫石頭而掙脫出來。隨著鉆柱處的阻抗短時間內幾乎完全消失，之前累積的潛在能量現在被忽然釋放，直到出現另一阻抗。在該時間段內，驅動軸處的阻抗幾乎是零，并且液壓馬達能夠無阻尼地加速，在最壞的情況下，這將導致超速，并且該超速將導致對液壓馬達的損壞，尤其導致對其驅動機構的損壞。此外，尤其是對于鉆柱情形的另一影響是，在阻抗消失之后，將額外地加速液壓馬達。在鉆探操作中，如果鉆頭遇到使得鉆子轉速減小的相對較大阻抗，那么鉆柱被扭曲將更易于發生。在鉆頭避開阻抗之后，由于扭曲而存儲的潛在能量能夠經由鉆柱而使液壓馬達加速，在此情況下，液壓馬達短暫地用作液壓栗并且會進一步導致對作業設備的損壞。
[0003]從EP 0906811 B1中可知一種液壓沖擊鉆頭，在通向液壓電機的每個壓力管線中，設置孔和與孔平行的止回閥。由此，每個孔用于在液壓馬達的兩個轉動方向上的流量的單獨調整。在EP 0906811 B1中，事實上，提及了鉆柱可以被鎖定在巖石中，并且接下來沖擊機構被停止，然而，EP 0906811 B1中沒有給出暗示，采取一種必要的措施以實現，如果在鉆柱掙脫之后終止鉆柱的阻礙，防止液壓馬達的加快轉速。
[0004]在EP 0337124 B1中，液壓馬達被如下描述:在該液壓馬達的低壓管線中，設置有具有固定的孔開度的孔。由此，能夠使得液壓馬達的殼體免受不可接受的高壓。例如，如果低溫下的液壓流體包括高粘度，那么可能發生此種壓力。
【發明內容】
[0005]因此，本發明的目的是提供一種裝置，利用該裝置能夠防止液壓馬達的驅動機構的非期望且不受控制的加快轉速，并且利用該裝置提供了用于液壓馬達的驅動機構的有效的超速保護。由此，本發明的另一目的是提供一種非常快的反應系統，該系統以可靠的方式控制和防止液壓馬達的驅動機構的轉速的增加，并且防止驅動機構超速。此外，所述裝置應當被設計成耐用的，并且不添加大量必要部件從而制造成本應當實現成本效應。
[0006]通過根據權利要求1的液壓馬達而實現了該目的，尤其是，利用根據權利要求1的液壓馬達的特征部分的特征。直接或間接地引用權利要求1的從屬權利要求涉及創造性的液壓馬達的優選實施例。
[0007]在本發明的說明書的框架中，使用地面鉆孔設備作為用于本領域的作業設備的所有公共應用的代表性示例。然而，本發明思想的范圍覆蓋所有利用液壓馬達，尤其是利用液壓馬達的驅動機構的應用，在操作期間可能發生可驅動的作業設備的外部載荷的不連續(跳躍)。此種不連續可能是暫時存在的而且示例性地忽然部分失效(例如離合器故障，或者旋擰操作期間的螺絲頭的撕裂，或者行走機械的驅動輪的脫離)的負載峰值和負載流(load throughs)。因此，出于清楚的目的，僅僅借助于用于地面鉆孔的鉆探裝置示例性地描述了本發明，但是不限制本發明思想的范圍。
[0008]用于驅動作業設備的創造性的液壓馬達包括液壓驅動機構，該液壓驅動機構作為所有的通常的驅動機構必然地具有高壓側和低壓側。根據本發明，在低壓側，例如在低壓管線中，設置第一孔，旁通管線旁通過該第一孔。在旁通管線中，進一步地設置第二孔。兩個孔中的至少一個的孔開度在液壓馬達的驅動機構的操作期間是可調整的。
[0009]此外，優選地，兩個孔中的一個的孔開度在作業設備的操作期間被設定為固定的，這意味著優選地獨立于液壓馬達上的外部負載，尤其是驅動機構上的或者作業設備上的外部載荷，而調整孔開度。然而，在優選的實施例中，靜態孔的孔開度示例性地是可根據液壓馬達的轉速或移位角度而改變。
[0010]第二孔可以變化地調整，優選地在液壓馬達的操作期間，并且該第二孔能夠根據液壓馬達的驅動軸上的外部載荷的行為而增大或降低驅動機構的低壓側上的阻抗。由此，第二孔優選地被實施為測量孔。借助于存在于驅動機構之后的下游處的或者測量孔之前的上游處的變化的低壓，在液壓馬達的操作期間能夠以流量控制閥的方式對應地調整孔開度。由此，壓力優選地克服孔彈簧而起作用，該孔彈簧試圖將孔截面保持為最大化地打開。如果低壓或者由液壓馬達的驅動機構朝向驅動機構的出口處的液壓栗的所傳輸的液壓流體的量跳躍式地增大，那么測量孔處的壓力也忽然地上升，然而，根據本發明，測量孔的閥芯在增大的關閉液壓力的迫使下克服彈簧力而關閉測量孔的孔開度。以此方式，測量孔的孔截面被自動地減小，這意味著其孔開度被減小。通過降低孔開度，驅動機構的低壓側的阻抗上升，因此液壓馬達必須克服增大的阻抗而工作。因此防止了無負載的失控。
[0011]考慮到負載狀態，對地面鉆孔而言如下的負載狀態經常發生:鉆柱管示例性地被困在地中并且通過弄碎或撕裂石頭或樹枝而被忽然地釋放，由此對液壓馬達的內部中的壓力造成嚴重的后果。同時，鉆柱管被卡在或困在地中，液壓栗繼續產生向液壓馬達供給的液壓流體流量，該液壓流體不能被液壓馬達充分地轉換成轉動能量。因此，尤其是，馬達中的動壓和示例性地使液壓栗與液壓馬達連接的管道中的動壓。因此，液壓馬達上的力增大，因為的力的增大非常突然地(即，跳躍式地)發生，由此在多數情況下，這將導致鉆頭的掙脫，在該阻抗的“突破”之后，該鉆頭在幾乎不存在任何阻抗的情況下能夠加速直到它遇到新的阻抗。液壓馬達能夠跳躍式地加速，作業設備現在能夠在幾乎不存在任何負載的情況下轉動。這可能導致驅動機構的超速，驅動機構的轉速的快速增大也導致驅動機構的出口處的傳輸流體量的忽然增大，根據本發明，該超速被防止。根據本發明而使用的可變調的整孔，優選地為測量孔，其探測增大的液壓流體流量并且響應于該增大的液壓流體流量而減小節流截面，并且與此相伴增大出口側的阻抗，也就是液壓馬達的驅動機構的低壓側的出口側的阻抗。隨后，防止掙脫之后的液壓馬達不受阻礙(幾乎沒有任何負載地)地加速，因為低壓側的阻抗的增大將制動該液壓馬達。現在該液壓馬達必須在克服該阻抗的情況下工作，并且因此該液壓馬達不能“自由地”轉動。根據本發明，通過提供此有效的且快速響應的裝置，防止了如果外部載荷忽然離開，液壓馬達，尤其是液壓馬達的驅動機構變得超速。
[0012]在另一實施例中，第二可變孔的孔開度借助于致動器可以被調整，該致動器示例性地通過控制單元被機械地、液壓地、電動地或者氣動地操作。例如，通過探測到出口處的液壓流體流量的過度增加的傳感器，控制單元接收相應的用于激活致動器的信號。致動器自身能夠機械地、液壓地、電動地或者氣動地作用在測量孔閥芯上，并且能夠相應地減小孔開度。根據本發明，該致動器也能夠被認為是傳感器控制的致動器，該致動器示例性地探測驅動機構的驅動軸的轉速的增大，并且如果在單位時間內發生不可接受的高轉速增大的話相應地減小孔開度。對于本領域的技術人員而言，可以想到多個其他的可能的致動器的探測和控制方式一一然而它們完全被本發明的思想所覆蓋一一這些方式實現了利用減小平行設置的孔的孔開度而增大液壓馬達的驅動機構的出口側的液壓阻抗，從而防止液壓馬達的超速。
[0013]由此使用哪個系統取決于應用，即創造性的液壓馬達驅動什么作業設備。然而尤其是，對于地面鉆孔設備而言，在卡住的鉆頭掙脫之后或者用于擴大地面鉆孔的鉸刀裝置的卡住結束之后的快速反應是需要的。該裝置經常在高功率下利用液壓傳送裝置而被操作，在鉆探設備上的阻抗消失的時刻，轉速的增大非常非常地劇烈，從而在幾毫秒之內，驅動機構就可能達到過