AT516738B1 - Method and device for operating a hydraulic high pressure system - Google Patents

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AT516738B1 ATA50138/2015A AT501382015A AT516738B1 AT 516738 B1 AT516738 B1 AT 516738B1 AT 501382015 A AT501382015 A AT 501382015A AT 516738 B1 AT516738 B1 AT 516738B1
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Hochdruckanlage mit einem durch eine Hydraulikeinheit (1) beaufschlagbaren Druckübersetzer (2) zur Beaufschlagung eines Verbrauchers (8) mit Hydraulikmittel und mit wenigstens einem an den Druckübersetzer (2) hochdruckseitig angeschlossenen Druckspeicher (9) als Pulsationsdämpfer beschrieben, wobei der Betriebsdruck (12) des Hydraulikmittels für den Verbraucher (8) durch die Hydraulikeinheit (1) gesteuert wird. Um Energie sparen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Druckspeicher (9) vor einer Änderung des am Verbraucher (8) anliegenden Betriebsdrucks (12) gesperrt und erst beim Anheben oder Absenken des Betriebsdrucks (12) des Hydraulikmittels wieder geöffnet wird.The invention relates to a method for operating a hydraulic high-pressure system with a pressure booster (2) which can be acted upon by a hydraulic unit (1) to pressurize a consumer (8) with hydraulic fluid and with at least one pressure accumulator (9) connected to the pressure booster (2) as a pulsation damper in that the operating pressure (12) of the hydraulic fluid for the consumer (8) is controlled by the hydraulic unit (1). In order to save energy, it is proposed that the pressure accumulator (9) is blocked from changing the operating pressure (12) applied to the load (8) and is only opened again when the operating pressure (12) of the hydraulic fluid is raised or lowered.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Hochdruckanlage mit einem durch eine Hydraulikeinheit beaufschlagbaren Druckübersetzer zur Beaufschlagung eines Verbrauchers mit Hydraulikmittel und mit wenigstens einem an den Druckübersetzer angeschlossenen Druckspeicher als Pulsationsdämpfer, wobei der Betriebsdruck des Hydraulikmittels für den Verbraucher durch die Hydraulikeinheit gesteuert wird, sowie auf eine hydraulischen Hochdruckanlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a hydraulic high-pressure system with a pressurizable by a hydraulic unit pressure intensifier for pressurizing a consumer with hydraulic fluid and at least one connected to the pressure booster pressure accumulator as Pulsationsdämpfer, wherein the operating pressure of the hydraulic fluid for the consumer the hydraulic unit is controlled, as well as a hydraulic high-pressure system for carrying out the method.

[0002] Hydraulische Hochdruckanlagen, wie sie beispielsweise zur Versorgung von Wasserstrahlschneidköpfen eingesetzt werden, weisen einen an eine Hydraulikeinheit angeschlossenen Druckübersetzer auf, der mit dem Vordruck der Hydraulikeinheit beaufschlagt wird, und ein entsprechendes Hydraulikmittel hochspannt. Da der Druckübersetzer eine beidseitig beaufschlagbare Kolbenpumpe oder eine Plungerpumpe darstellt, werden durch die Kolbenhübe bedingte, unvermeidbare Druckschwankungen insbesondere bei hohen Betriebsdrücken gedämpft, was mit Hilfe von Druckspeichern durchgeführt wird, die mit den Druckübersetzern verbunden sind. Wird vom Verbraucher eine Hydraulikmittelbeaufschlagung mit unterschiedlichen Druckniveaus gefordert, so kann dieser Forderung durch eine entsprechende Steuerung des Vordrucks nachgekommen werden, mit dem der Druckübersetzer durch die Hydraulikeinheit beaufschlagt wird. Mit einer Absenkung des Betriebsdrucks, mit dem das Hydraulikmittel dem Verbraucher zugefördert wird, fällt auch der Druck im Druckspeicher mit der Folge, dass beim Wiederanheben des Betriebsdrucks zunächst der Druck im Druckspeicher angehoben werden muss, bevor der volle Betriebsdruck am Verbraucher anliegt. Dies bedeutet nicht nur einen Zeitverlust, sondern auch einen zusätzlichen Energiebedarf zum Laden des Druckspeichers auf das geforderte Druckniveau.High-pressure hydraulic systems, such as those used for the supply of water jet cutting heads, have a connected to a hydraulic unit pressure booster, which is acted upon by the form of the hydraulic unit, and a corresponding hydraulic means hochspannt. Since the pressure booster is a double-acting piston pump or a plunger pump, caused by the piston strokes, unavoidable pressure fluctuations are attenuated, especially at high operating pressures, which is performed by means of pressure accumulators, which are connected to the pressure booster. If the consumer demands a hydraulic fluid supply with different pressure levels, then this requirement can be fulfilled by a corresponding control of the admission pressure with which the pressure booster is acted upon by the hydraulic unit. With a reduction in the operating pressure with which the hydraulic fluid is supplied to the consumer, the pressure in the pressure accumulator falls with the result that when re-raising the operating pressure, the pressure in the pressure accumulator must first be raised before the full operating pressure is applied to the consumer. This not only means a loss of time, but also an additional energy requirement for loading the pressure accumulator to the required pressure level.

[0003] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Hochdruckanlage so auszugestalten, dass in kurzer Zeit unterschiedlichen Verbraucheranforderungen hinsichtlich des Betriebsdrucks des Hydraulikmittels mit einem vergleichsweise geringen Energieaufwand entsprochen werden kann.The invention is therefore the object of a method for operating a hydraulic high-pressure system in such a way that in a short time different consumer requirements in terms of the operating pressure of the hydraulic fluid can be met with a relatively low energy consumption.

[0004] Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Druckspeicher vor einer Änderung des am Verbraucher anliegenden Betriebsdrucks gesperrt und erst beim Anheben oder Absenken des Betriebsdrucks des Hydraulikmittels wieder geöffnet wird.Based on a method of the type described above, the invention solves the problem set by the fact that the accumulator is locked before a change in the applied operating pressure on the consumer and only when opening or lowering the operating pressure of the hydraulic fluid is opened again.

[0005] Durch das Sperren des Druckspeichers bleibt die Druckenergie im Druckspeicher gespeichert, während der am Verbraucher anliegende Betriebsdruck durch eine entsprechende Steuerung der Hydraulikeinheit abgesenkt wird. Da der Druckspeicher erst wieder an den Druckübersetzer angeschlossen wird, wenn der Betriebsdruck angestiegen ist, bedarf es zum Laden des Druckspeichers kaum einer zusätzlichen Energie. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Druckspeicher erst dann an den Druckübersetzer angeschlossen wird, wenn der Betriebsdruck des Hydraulikmittels zumindest angenähert auf den Druckspeicherdruck angeglichen wurde. Das Sperren des Druckspeichers bei sinkendem Betriebsdruck bedeutet jedoch nicht, dass beim Anheben des Betriebsdrucks der Druckspeicher zwangsweise aufgeladen werden muss. Um Ladeenergie zu sparen, kann der Druckspeicher auch bei einem Anstieg des geforderten Betriebsdrucks gesperrt werden, sodass beispielsweise bei einer kurzfristigen Anhebung des Betriebsdrucks oder bei einem Betriebsdruck oberhalb des Nenndrucks des Druckspeichers dieser gesperrt wird.By blocking the pressure accumulator, the pressure energy is stored in the pressure accumulator, while the load applied to the consumer operating pressure is lowered by an appropriate control of the hydraulic unit. Since the pressure accumulator is only connected to the pressure booster again when the operating pressure has risen, it requires little additional energy to charge the pressure accumulator. This applies in particular in the event that the pressure accumulator is only connected to the pressure booster when the operating pressure of the hydraulic fluid has been at least approximately equalized to the accumulator pressure. The blocking of the accumulator with decreasing operating pressure does not mean that when increasing the operating pressure of the pressure accumulator must be charged forcibly. To save charging energy, the pressure accumulator can be locked even with an increase in the required operating pressure, so that, for example, in a short-term increase in operating pressure or at an operating pressure above the nominal pressure of the accumulator this is blocked.

[0006] Aufgrund des Umstands, dass das Ladevolumen des Druckspeichers erheblich größer als das Hydraulikmittelvolumen im hydraulischen Versorgungsnetz zwischen dem Druckübersetzer und dem Verbraucher ist, kann auch die zum Anheben des Betriebsdrucks erforderliche Zeitspanne im Vergleich zum Stand der Technik kurz gehalten werden, weil ja die Notwendigkeit des Wiederaufladens des Druckspeichers entfällt. Es ist allerdings die bei gesperrtem Druckspeicher fehlende Pulsationsdämpfung in Kauf zu nehmen, was insbesondere bei niedrigeren Betriebsdrücken und kürzeren Intervallen eines verminderten Betriebsdrucks kaum eineDue to the fact that the loading volume of the pressure accumulator is considerably larger than the hydraulic fluid volume in the hydraulic supply network between the pressure booster and the consumer, and the time required to raise the operating pressure compared to the prior art can be kept short, because yes There is no need to recharge the pressure accumulator. However, it is the case of missing pressure accumulator missing pulsation damping to accept, which hardly a particular at lower operating pressures and shorter intervals of reduced operating pressure

Rolle spielt. Stört die fehlende Pulsationsdämpfung, so können mehrere Druckspeicher als Pulsationsdämpfer mit unterschiedlichen Druckniveaus vorgesehen werden, die in Abhängigkeit vom Verlauf des Betriebsdrucks des Hydraulikmittels gesperrt oder an den Druckübersetzer angeschlossen werden, sodass für die einzelnen durch die Druckspeicher vorgegebenen Druckniveaus jeweils eine Pulsationsdämpfung ohne Druckverluste sichergestellt werden kann, weil die übrigen Druckspeicher gesperrt sind.Role play. If the lack of pulsation damping interferes with, several pressure accumulators can be provided as pulsation dampers with different pressure levels, which are blocked depending on the course of the operating pressure of the hydraulic fluid or connected to the pressure intensifier, so that in each case a pulsation damping without pressure losses are ensured for the individual pressure levels predetermined by the pressure accumulators can because the other accumulators are locked.

[0007] Zur Durchführung des Verfahrens kann in vorteilhafter Weise von einer hydraulischen Hochdruckanlage zur Versorgung eines Verbrauchers mit einem durch eine steuerbare Hydraulikeinheit beaufschlagbaren Druckübersetzer und mit wenigstens einem an den Druckübersetzer angeschlossenen Druckspeicher als Pulsationsdämpfer ausgegangen werden. Bei einer solchen Hochdruckanlage braucht lediglich vorgesehen zu werden, dass der Druckspeicher durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom Verlauf des am Verbraucher anliegenden Betriebsdrucks des Hydraulikmittels sperr- und öffenbar ist, um den Druckspeicher beim Absenken des Betriebsdrucks im Versorgungsnetz für den Verbraucher vom Versorgungsnetz nehmen zu können.To carry out the method can be assumed as a pulsation damper in an advantageous manner by a hydraulic high-pressure system for supplying a consumer with an acted upon by a controllable hydraulic unit pressure booster and with at least one connected to the pressure booster pressure accumulator. In such a high-pressure system, it only needs to be provided that the pressure accumulator can be blocked and opened by a control device as a function of the course of the operating pressure of the hydraulic medium applied to the load in order to be able to disconnect the pressure accumulator from the supply network when lowering the operating pressure in the supply network for the consumer ,

[0008] Mit dem Vorsehen mehrerer Druckspeicher mit unterschiedlichen Druckniveaus kann die Pulsationsdämpfung im hydraulischen Versorgungsnetz auch bei niedrigeren Betriebsdrücken sichergestellt werden, wenn die Druckspeicher in Abhängigkeit vom Betriebsdruck des Hydraulikmittels über die Steuereinrichtung einzeln an den Druckübersetzer anschließbar sind und daher die Pulsationsdämpfung beim jeweiligen Druckniveau erlauben.With the provision of multiple pressure accumulator with different pressure levels, the pulsation damping in the hydraulic supply network can be ensured even at lower operating pressures, when the pressure accumulator can be connected individually depending on the operating pressure of the hydraulic fluid via the control device to the pressure booster and therefore allow the pulsation damping at the respective pressure level ,

[0009] Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen [0010] Fig. 1 eine erfindungsgemäße hydraulische Hochdruckanlage in einem schemati schen Blockschaltbild, [0011] Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen hydraulischen Hochdruckanlage und [0012] Fig. 3 einen angenommenen zeitlichen Verlauf des am Verbraucher anliegendenReference to the drawing, the inventive method is explained in detail. 1 shows a high-pressure hydraulic system according to the invention in a schematic block diagram, FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a variant of an inventive hydraulic high-pressure system and FIG Consumers attached

Betriebsdrucks und des Drucks im Druckspeicher.Operating pressure and the pressure in the accumulator.

[0013] Die hydraulische Hochdruckanlage gemäß der Fig. 1 umfasst eine Hydraulikeinheit 1, mit deren Hilfe ein Druckübersetzer 2 mit einem entsprechenden Vordruck beaufschlagt werden kann. Dieser Druckübersetzer 2 weist eine beidseitig beaufschlagbare Kolbenpumpe 3, gegebenenfalls eine Plungerpumpe, auf, die saugseitig über Rückschlagventile 4 an eine Hydraulikleitung 5, beispielsweise eine Wasserleitung, und druckseitig über Rückschlagventile 6 an ein Versorgungsnetz 7 für einen Verbraucher 8 angeschlossen ist. Um die durch die Kolbenpumpe 3 bedingten Druckpulsationen dämpfen zu können, ist der Druckübersetzer 2 mit einem Druckspeicher 9 verbunden, der jedoch durch Sperrventile 10 gesperrt und vom Versorgungsnetz 7 genommen werden kann.The hydraulic high pressure system according to FIG. 1 comprises a hydraulic unit 1, with the aid of which a pressure booster 2 can be acted upon with a corresponding admission pressure. This pressure booster 2 has a double-acting piston pump 3, optionally a plunger pump, which is connected on the suction side via check valves 4 to a hydraulic line 5, for example a water pipe, and the pressure side via check valves 6 to a supply network 7 for a consumer 8. In order to dampen the pressure pulsations caused by the piston pump 3, the pressure booster 2 is connected to a pressure accumulator 9, which can be blocked by check valves 10 and taken from the supply network 7.

[0014] Sollen dem Verbraucher 8 unterschiedliche Betriebsdrücke des Hydraulikmittels über das Versorgungsnetz 7 zur Verfügung gestellt werden, so wird die Hydraulikeinheit 1 durch eine Steuereinrichtung 11 entsprechend angesteuert, sodass der Druckübersetzer 2 mit einem für den geforderten Betriebsdruck erforderlichen Vordruck beaufschlagt wird. In Abhängigkeit vom Verlauf des Betriebsdrucks im Versorgungsnetz 7 werden die Sperrventile 10 durch die Steuereinrichtung 11 angesteuert, um im Bedarfsfall den Druckspeicher 9 zu sperren.If the consumer 8 different operating pressures of the hydraulic fluid via the supply network 7 are provided, the hydraulic unit 1 is controlled accordingly by a control device 11, so that the pressure booster 2 is subjected to a required for the required operating pressure form. Depending on the course of the operating pressure in the supply network 7, the blocking valves 10 are actuated by the control device 11 in order to lock the pressure accumulator 9 if necessary.

[0015] In der Fig. 3, in der die Abszisse der Zeit t und die Ordinate dem Druck p zugeordnet sind, ist ein möglicher zeitlicher Verlauf des geforderten Betriebsdrucks 12 im Versorgungsnetz 7 in vollen Linien dargestellt. Da zunächst die Sperrventile 10 offen sind, wird der Druckspeicher 9 mit dem zum Zeitpunkt L ansteigenden Betriebsdruck 12 geladen, wie dies aus dem Verlauf des strichliert dargestellten Speicherdrucks 13 ersichtlich wird. Um die Energie zum Laden des Druckspeichers 9 bei einer kurzzeitigen Erhöhung des Betriebsdrucks 12 nicht aufbringen zu müssen, werden die Sperrventile 10 über die Steuereinrichtung 11 vor diesem Anstieg des Betriebsdrucks 12 zum Zeitpunkt t2 geschlossen, sodass die Druckenergie im Druckspeicher 9 gespeichert bleibt, und zwar auch während eines Zeitintervalls zwischen t3 und t4, in dem der Betriebsdruck 12 unter das Druckniveau des Druckspeichers 9 fällt. Erst wenn der Betriebsdruck 12 im Zeitpunkt t4 wieder angenähert den Speicherdruck 13 erreicht, werden die Sperrventile 10 geöffnet. Für den Anstieg des Betriebsdrucks 12 auf das Druckniveau 13 des Druckspeichers 9 ist folglich lediglich das im Vergleich zum Druckspeicher 9 nur geringe Hydraulikvolumen im Versorgungsnetz 7 zu berücksichtigen.In Fig. 3, in which the abscissa of the time t and the ordinate are assigned to the pressure p, a possible time course of the required operating pressure 12 in the supply network 7 is shown in solid lines. Since the check valves 10 are initially open, the pressure accumulator 9 is charged with the operating pressure 12 rising at time L, as can be seen from the course of the accumulator pressure 13 shown by dashed lines. In order not to have to apply the energy for charging the pressure accumulator 9 at a short-term increase in the operating pressure 12, the check valves 10 are closed via the controller 11 before this increase in the operating pressure 12 at time t2, so that the pressure energy is stored in the accumulator 9, namely also during a time interval between t3 and t4, in which the operating pressure 12 falls below the pressure level of the pressure accumulator 9. Only when the operating pressure 12 again approaches the accumulator pressure 13 at the time t4, the check valves 10 are opened. For the increase of the operating pressure 12 to the pressure level 13 of the pressure accumulator 9, consequently, only the hydraulic volume in the supply network 7 that is small compared to the pressure accumulator 9 is to be taken into account.

[0016] Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von einer hydraulischen Hochdruckanlage gemäß der Fig. 1 im Wesentlichen nur dadurch, dass der Druckspeicher 9 über eine Stichleitung an das Versorgungsnetz 7 angeschlossen ist, sodass es zum Sperren des Druckspeichers 9 nur eines Sperrventils 10 in der Stichleitung bedarf. In der Fig. 2 ist aber zusätzlich strichpunktiert angedeutet, dass auch zwei oder mehrere Druckspeicher 9 mit unterschiedlichen Druckniveaus vorgesehen sein können, von denen jeweils nur einer zum Einsatz kommt, wenn der Betriebsdruck 12 im Versorgungsnetz 7 dem Druckniveau im jeweiligen Druckspeicher 9 entspricht.The embodiment of FIG. 2 differs from a hydraulic high-pressure system according to FIG. 1 essentially only in that the pressure accumulator 9 is connected via a branch line to the supply network 7, so that it is only one stop valve to block the pressure accumulator 9 10 in the stub line is required. In FIG. 2, however, additional dash-dotted lines indicate that two or more accumulators 9 may be provided with different pressure levels, of which only one is used when the operating pressure 12 in the supply network 7 corresponds to the pressure level in the respective accumulator 9.

Claims (5)

Patentansprücheclaims 1. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Hochdruckanlage mit einem durch eine Hydraulikeinheit (1) beaufschlagbaren Druckübersetzer (2) zur Beaufschlagung eines Verbrauchers (8) mit Hydraulikmittel und mit wenigstens einem an den Druckübersetzer (2) hochdruckseitig angeschlossenen Druckspeicher (9) als Pulsationsdämpfer, wobei der Betriebsdruck (12) des Hydraulikmittels für den Verbraucher (8) durch die Hydraulikeinheit (1) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (9) vor einer Änderung des am Verbraucher (8) anliegenden Betriebsdrucks (12) gesperrt und erst beim Anheben oder Absenken des Betriebsdrucks (12) des Hydraulikmittels wieder geöffnet wird.1. A method for operating a hydraulic high pressure system with a by a hydraulic unit (1) acted upon pressure booster (2) for applying a load (8) with hydraulic fluid and at least one of the pressure booster (2) high-pressure side pressure accumulator (9) as a pulsation damper, said the operating pressure (12) of the hydraulic fluid for the consumer (8) by the hydraulic unit (1) is controlled, characterized in that the pressure accumulator (9) before a change in the consumer (8) applied operating pressure (12) locked and only when lifting or lowering the operating pressure (12) of the hydraulic fluid is reopened. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (9) erst wieder an den Druckübersetzer (2) angeschlossen wird, wenn der Betriebsdruck (12) des Hydraulikmittels zumindest angenähert auf den Druckspeicherdruck (13) angeglichen, insbesondere angehoben oder abgesenkt, wurde.2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure accumulator (9) is again connected to the pressure booster (2) when the operating pressure (12) of the hydraulic fluid at least approximately equalized to the pressure accumulator pressure (13), in particular raised or lowered, has been. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckspeicher (9) als Pulsationsdämpfer mit unterschiedlichen Druckniveaus vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Verlauf des Betriebsdrucks (12) des Hydraulikmittels gesperrt oder an den Druckübersetzer (2) angeschlossen werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of pressure accumulator (9) are provided as pulsation damper with different pressure levels, which are blocked in dependence on the course of the operating pressure (12) of the hydraulic fluid or connected to the pressure booster (2). 4. Hydraulische Hochdruckanlage zur Versorgung eines Verbrauchers (8) mit einem durch eine steuerbare Hydraulikeinheit (1) beaufschlagbaren Druckübersetzer (2) und mit wenigstens einem an den Druckübersetzer (2) hochdruckseitig angeschlossenen Druckspeicher (9) als Pulsationsdämpfer, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschalten des Druckspeichers (9) bei einem Absenken des am Verbraucher (8) anliegenden Betriebsdrucks (12) des Hydraulikmittels der Druckspeicher (9) durch eine Steuereinrichtung (11) in Abhängigkeit vom Verlauf des Betriebsdrucks (12) des Hydraulikmittels sperr- und öffenbar ist.4. High-pressure hydraulic system for supplying a consumer (8) with a controllable by a hydraulic unit (1) acted upon pressure booster (2) and with at least one to the pressure booster (2) high-pressure side pressure accumulator (9) as a pulsation damper, characterized in that for switching off the pressure accumulator (9) at a lowering of the consumer (8) applied operating pressure (12) of the hydraulic fluid pressure accumulator (9) by a control device (11) in dependence on the course of the operating pressure (12) of the hydraulic fluid can be blocked and opened. 5. Hydraulische Hochdruckanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckspeicher (9) mit unterschiedlichen Druckniveaus vorgesehen und in Abhängigkeit vom Betriebsdruck (12) des Hydraulikmittels über die Steuereinrichtung (11) einzeln an den Druckübersetzer (2) anschließbar sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen5. High-pressure hydraulic system according to claim 4, characterized in that a plurality of pressure accumulator (9) provided with different pressure levels and depending on the operating pressure (12) of the hydraulic fluid via the control device (11) individually to the pressure booster (2) can be connected. For this 3 sheets of drawings
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