DD212083A1 - Druckgesteuerte hydraulikeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine druckgesteuerte Hydraulikeinrichtung fuer Anlagen mit mehreren Verbrauchern und Druckmittelspeichern. Ziel ist eine Hydraulikeinrichtung mit niedrigem konstruktiven Aufwand zu schaffen, die energiesparend, wartungsarm und ohne Einsatz elektronischer Speicher- und Summierungsglieder bei geringsten Druckschwankungen arbeitet. Dies wird erreicht, indem ausgehend von der Druckmittelbilanz eine solche Druckmittelspeicherkapazitaet vorgesehen wird, die den Druckmittelbedarf der Verbraucher ausgleicht und mittels eines optimierten, selbstaendig regelbaren Druckstromerzeuger mit minimaler Antriebsleistung ueber ein Druckmittelsystem sowohl die Verbraucher als auch die Druckmittel beliefert. Bei Erreichung der oberen Grenze der Druckmittelkapazitaet baut der Druckstromerzeuger das Foerdervolumen ab, indem er sich auf Nullhubregelung einstellt.

Description

Titel der Erfindung

"Druckgesteuerte Hydraulikeinrichtung"

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung für Anlagen mit mehreren unterschiedlichen Druckmittelbedarf benötigenden Verbrauchern, wobei zur Erreichung z. B. von Höchstgeschwindigkeiten ein optimierter sich selbständig regelbarer Druckstromerzeuger und verschiedene Druckmittelspeicher, die den Ausgleich des Differenzdruckmittel-, bringen, vorgesehen sind,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DE-OS 2047-900 ist eine Steuereinrichtung für eine Konstanthydraulikanlage zum Betrieb von mehreren parallelgeschalteten Arbeitsgeräten mit unterschiedlichen Druckmittelbedarf bekannt. Dabei besteht die Steuereinheit aus mehreren Druckmittelspeichern, die eine unterschiedliche Druckhöhe aufweisen und eingangsseitig von einer Konstantpumpe aufladbar sind. Ausgangsseitig sind sie mit den Verbrauchern verbunden und besitzen eine in Abhängigkeit von der Verbraucherbelastung regelbare Umschaltventileinrichtung, welche aus mehreren Wegeventilen und diesen wirkungsmäßig nachgeschalteten Stromventilen besteht.

Hierbei ist von jtfachteil, daß eine Konstantpumpe zum Einsatz kommt, welche meist ein höheres Druckmittelvolumen

bringt, als benötigt wird. Damit ist ein unvertretbar hoher Energieaufwand notwendig. Weiterhin kann Jeweils nur ein Druckmittelspeicher vom Konstantdruckstromerzeuger beaufschlagt werden, wodurch hohe Druckdifferenzen auftreten. Das nicht benötigte Druckmittel fließt über das Druckbegrenzungsventil bzw· druckgesteuerte Wegeventil in den Druckmittelbehälter zurück, wodurch eine unvertretbar hohe Erwärmung des Druckmittels eintritt. Daraus leitet sich der Uachteil ab, daß entweder ein sehr großer Druckmittelbehälter oder eine Kühlanlage für das Druckmittel eingesetzt werden muß.

Aus der DD-PS 122272 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur zentralen Druckmittelbereitstellung für aus einer Vielzahl von Verbraucherkomplesen bestehendes Druck— mittelsystem mit nichtdeterminierter Druckmittelanforderung bekannt. Dabei besteht die Schaltungsanordnung aus zwei als Druckstromerzeuger eingesetzten verstellbaren Pumpen, welche je nach Anforderung bei Überschreiten der Minimal-Druckstrqmanforderung zur Erreichung des Maximal-Druckstromes zugeschaltet werden*. Der Minimal-Druckstrom wird durch eine den beiden verstellbaren Pumpen vorgeschaltete Konstant:?ör~ derpumpe abgedeckt. Weiterhin besteht die Schaltanordnung aus mindestens einem Druckmittelspeicher zwischen den Pumpen und dem Verbraucherkomplex sowie aus elektronischen und elektro-hydraulischen Geräten zur elektronischen Speicherung und Summierung der laufend vorliegenden, vom unterschiedlichen Druckmittelverbrauch abhängigen Versteilung der eingesetzten Druckstromerzeuger. Bei dieser Lösung besteht der Nachteil, daß der Einsatz der elektronischen Speicher und Summierungsglieder hohe Kosten verursacht. Ebenfalls entsteht durch die aus der Praxis bekannte hohe Ausfallquote derartiger Geräte, welche. Wartungs-, Stillstands- und Reparaturzeiten verursacht, ein ökonomisch nicht vertretbarer Aufwand· Weiterhin liegt in diesem System eine große Druckdifferenz vor und durch die auch bei Stillstana der Verbraucherkomplexe fördernde Konstantförderpumpe fließt im Hydrauliksystem ständig Öl, welches keine Arbeit verrichtet»

3 Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei geringem konstruktiven Aufwand eine Hydraulikeinrichtung zu schaffen, welche wenig störanfällig ist und mit minimalen Energieaufwand und kleinen Druckdifferenzen arbeitet,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, eine druckgesteuerte Hydraulikeinrichtung zu schaffen, die es bei einfachen konstruktivem Aufwand ohne Einsatz einer Konstantförderpumpe und kostenaufwendigen elektronischen Speicher-, Summierungs-.und Stellgliedern ermöglicht, einen entsprechend der erforderlichen Druckmittelbilanz optimierten Druckstromerzeuger zur Betätigung von Verbrauchern einer Hydraulikanlage einzusetzen, der druckgesteuert sowohl bei minimalen oder maximalen Geschwindigkeiten von Kleinst- bis Höchstfördervolumen sich selbständig einregelt, wobei Volumenspitzen durch verbraucherabhängige Druckmittelspeicher ausgeglichen werden, so daß Druckmitte !Schwankungen in sehr engen Grenzen gehalten werden können und ein minimaler Energieaufwand erreicht wird.

Die Merkmale der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung bestehen darin, daß ein optimierter Druckstromerzeuger in Verbindung mit Druckmittelspeichern zum Einsatz kommt, der nur das über einen Takt der Anlage bilanzierte Druckmittel an die Verbraucher abgibt, wobei bei hohen Geschwindigkeiten der Druckstromerzeuger und die Druckmittelspeicher die Verbraucher beaufschlagen und bei geringen Geschwindigkeiten der Druckstromerzeuger die Druckmittelspeicher zusätzlich füllt« Dies geschieht, bis der vorgegebene Druck in der Hydraulikeinrichtung erreicht wurde und damit der Druckstromerzeuger selbständig das Pördervolumen abbaut, bis ein neuer Takt beginnt.

Die Realisierung des minimierten Druckmittelverbrauches wird

erfin,dungsgemäß durch, folgenden Ablauf erzielt:

- Der Druckstromerzeuger fördert so lange, bis ein voreingestellter Druck erreicht ist,

- Bei Angleichung des voreingestellten Druckes, wobei die Druckmittelspeicher gefüllt und arbeitsbereit sind, stellt sich der Druckstromerzeuger durch eine Druckregeleinheit auf ein Minimalfordervolumen ein.

Danach erfolgt die Abarbeitung des Taktes der Anlage und somit die druckabhängige Regelung des Druckstromerzeugers mit pendelnder Pördervolumeneinsteilung,

Durch den vorteilhaften Einsatz des optimierten selbständig regelbaren Druckstromerzeugers steht das Verhältnis Bedarfs-Druckinittel zum Verbrauchs-Druckmittel annähernd gleich, wobei die geringen Abweichungen durch Drucksteuerung egalisiert werden· Sehr wesentlich ist dabei die Erzielung eines minimalen Energieverbrauches und Druckmittelumlaufes, wobei die Druck Schwankungen sehr gering sind«. Lediglich bei Stillstand der Anlage, d.h., wenn kein Druckmittel benötigt wird und die Hydraulikeinrichtung aus technischen Erfordernissen nicht ausgeschaltet werden kann oder soll, stellt sich druckabhängig der selbständig regelbare Druckstromerzeuger auf ein Mindestförde rvo lumen ein, wobei der vom Antrieb benötigte Energiebe-' darf auf Leerlaufleistung zurückgeht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figo 1: eine Symboldarstellung einer Hydraulikeinrichtung

Pig. 2: das Diagramm einer Druckmittelbilanz pro Takt bzw. pro Minute

Wie in Pig. 1 zu erkennen, wird eine Hydraulikeinrichtung verwendet, bei welcher symbolisierte, nicht speziell nach der erforderlichen Einsatzart dargestellte Verbraucher 13> über ein Druckmittelsystem beaufschlagt werden. Die Hydraulikeinrichtung besteht aus einem Druckstromerzeuger 5> z.B. als Regelpumpe einsetzbare Radialkolbenpumpe, der mittels einem Motor 4, z.B. Kurzschlußläufermotor, angetrieben wird sowie aus entsprechend des Anlagenumfanges erforderliche Anzahl "/on Druckmittelspeichern 15 und aus verschiedenen, als Druckmittelsystem bezeichneten Stell- und Regeleinheiten· Das Druckmittelsystem ist eine direkte Aufbaueinheit mit Verkettung und besteht aus der flexiblen Druckleitung 7, der stationären Druckleitung 10, einem Rückschlagventil 9 sowie Druckbegrenzungsventil 8, mehreren Drosselventilen 11 und Wegeventilen 12, Manometer 14 mit Manometerabschaltventil 16, Speicherentlastungsventil 17» Absperrventil 18 und Druckregeleinheit6 sowie Druckmittelbehälter 1, Saugleitung 2, Saugfilter 3» Leckölleitung 19 und Rücklaufleitung 20 mit Rücklauffilter 21.

Bei Arbeitsablauf wird das Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter 1 über die Saugleitung 2 und dem Saugfilter 3 durch den Druckstromerzeuger 5 angesaugt und von diesem über die flexible Druckleitung 7 und das Rückschlagventil 9 in die stationäre Druckleitung 10 gepumpt. 3ei geschlossenem Speicherentlastungsventil 17 und geöffnetem Absperrventil 18 werden die Druckmittelspeicher 15 ß-it Druckmittel laeaufschlagt und auf den eingestellten Speicherdruck gefüllt.

Nach Erreichung des erforderlichen Einstelldruckes, der "bei geöffnetem Manometerabschaltventil 1 β am Manometer 14 abgelesen bzw, kontrolliert werden kann, ist die Hydraulikeinrichtung _ betriebsbereit, wobei bei ansteigendem Druck der Druckstromerzeuger 5 mittels angebauter Druckregeleinheit 6 selbständig das Fördervolumen abbaut und in Nullstellung bzw. Mindestfordervolumen übergeht.

Über die der Geschwindigkeit entsprechend eingestellten Drosselventile 11 können die Verbraucher 13 durch Betätigung der Wegeventile 12, einzeln, überdeckend oder geschlossen, beaufschlagt werden«

Der Rücklauf des Druckmittels in den Druckmittelbehälter 1 wird einerseits über die Wegeventile 12 und andererseits über das Druckbegrenzungsventil 8 der Rücklaufleitung 20 und über den Rücklauffilter 21 realisiert. Die beaufschlagten Verbraucher 13 werden zum größten Teil durch die Druckmittelspeicher 15 beliefert, wodurch ein Druckabfall den Druckstromerzeuger 5 auf ein höheres JTdrdervolumen selbständig einregelt und somit den kurzfristigen Verbrauch wieder auffüllt* Das Druckbegrenzungsventil 9 ist als Überlastsicherung bei eventuell auftretenden Havariefällen vorgesehene

Im Diagramm gemäß ?ig₀ 2 ist auf der Ordinate das Druckmittelspeicher·· und Drucksiromerzeugervclumen sowie der voreingestellte Druck dargestellt. Auf der Abzisse ist die Zeiteinheit bzw« der Takt dargestellt«

Die im Diagramm angewendeten Kennzeichen haben folgende Bedeutung : ..

D - Druckmittelentnahmevolumen aus Druckmittelspeicher innerhalb des Differenzdruckes

Δ - Druckmittelbedarf der Verbraucher

O "* Druckmittellieferung des Druckstromerzeugers

Die Druckschv,·anklingen sind sehr klein zu halten, d.h., die Druckdifferenz soll nicht größer sein als maximal 10 %_t also

wie aus dem Diagramm gemäß Pig· 2 zu erkennen ist, ^ird ein Druckstromerzeuger 5 mit einem Pördervolumen Vp, z<,B„ 60 dm / min, nach Kennlinie 22 verwendet, der in Verbindung mit der Druckmittelentnahme aus dem Bruckmittelspeicher 15> nach Kennlinie 24 den benötigten Fördervolumenbedarf V]₂, z.B« 50 dm / min, nach Kennlinie 23 innerhalb des zulässigen Differenzdruckes Δ Ρ hält.

Claims (1)

1. 8 Erf indungs anspruch

   1. Druckgesteuerte Hydraulikeinrichtung zum Einsatz für Anlagen mit mehreren Verbrauchern bei minimaler Druckdifferenz in der stationären Druckleitung, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Druckmittelbilans eine solche Druckmittelspeicherkapazität vorgesehen wird, die den Druckmittelbedarf nach Kennlinie (23) der Verbraucher (13) bei großen Geschwindigkeiten ausgleicht und daß mittels eines optimierten, selbständig regelbaren Druckstromerzeugers (5) mit minimaler Antriebsleistung über ein Druckmittelsystem sowohl dia Verbraucher (13) als auch die Druckaiittelspeicher (15) mit Druckmittel nach Kennlinie (22) beliefert werden bis die obere Grenze der Druckmittelspeicherkapazität erreicht ist, wonach sich der Druckstromerzeuger (5) über eine Druckregeleinheit (6) auf HullJaub bzw. Mindestfördervolumen einstellte

   2ο Druckgesteuerte Hydraulikeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, '

   daß als selbständig regelbarer Druckstromerzeuger (5) eine üful!hubpumpe mit einem Fördervolumen Vp von 60 dar/min nach Kennlinie (22) vorgesehen ist, die in Verbindung mit der Druckmittelentnahme aus den Druckmittelspeichern (15) nach Kennlinie (24) den benötigten Pördervolumenbedarf V-, von

   50 dm /min nach Kennlinie (23) innerhalb des zulässigen Differenzdruckes ^P- 0,1 ρ halte

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen