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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Steuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Herkömmliche hydraulische Anordnungen haben eine meist als Elektromotor ausgestaltete, drehzahlverstellbare Antriebsmaschine, über die eine Hydromaschine zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit Druckmittel oder einem Druckmittelvolumenstrom antreibbar ist. Die Hydromaschine hat einen Zulauf, über den sie Druckmittel ansaugt oder über den ihr Druckmittel zuströmt, und eine Arbeitsleitung, über die sie den Verbraucher versorgt.
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Nachteilig an diesen Anordnungen ist, dass aufgrund der hohen Verstelldynamik und des weiten Drehzahlbereichs der Antriebsmaschine im Zulauf, beziehungsweise auf der Saugseite der Hydromaschine, bei Überschreitung eines kritischen Druckmittelvolumenstroms Kavitation und eine Beschädigung der Hydromaschine drohen.
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Um dies zu vermeiden, sind Auslegungsmethoden für den Zulauf bekannt und Eigenschaften für das Druckmittel definiert, wobei Kenngrößen der Hydromaschine, wie beispielsweise deren maximaler Druckmittelvolumenstrom, in die Auslegung eingehen.
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Nachteilig daran ist, dass die hydraulische Anordnung in der Praxis häufig aufgrund von veränderten Anforderungen modifiziert werden muss, wobei es beispielsweise vorkommen kann, dass der Zulauf eine geometrische oder die Hydromaschine eine Lageänderung erfährt. Da sich dadurch die Dynamik und Hydrostatik des Zulaufs ändern kann, kann in Folge Kavitation trotz sorgfältiger Auslegung nicht mehr ausgeschlossen werden.
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Um einen Kavitationsschutz der Hydromaschine näher an den tatsächlich in der Anordnung vorliegenden Betriebsbedingungen auszurichten, ist es bekannt, eine uneingeschränkte Leistung der Hydromaschine nur innerhalb eines zulässigen Intervalls der in einem Behälter gemessenen Druckmitteltemperatur zuzulassen. Liegt die Temperaturmessung außerhalb des Intervalls droht Kavitation, so dass eine Leistungsbegrenzung der Antriebsmaschine, und damit der Hydromaschine, in Kraft tritt.
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Auch an dieser Lösung ist nachteilig dass sie die mit den erwähnten Modifikationen verbundenen Probleme nicht löst und Kavitation dennoch auftreten kann.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulische Anordnung mit einem verlässlicheren Schutz vor Kavitation zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zu deren Steuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der hydraulischen Anordnung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7, die des Verfahrens sind in den Patentansprüchen 9 und 10 beschrieben.
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Eine hydraulische Anordnung hat eine drehzahlverstellbare, insbesondere drehzahlgeregelte Antriebsmaschine und eine von dieser antreibbare Hydromaschine. Letztgenannte ist zur Druckmittelversorgung wenigstens eines hydraulischen Verbrauchers vorgesehen. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Leistungsparameter der Hydromaschine und/oder wenigstens eine zeitliche Ableitung eines Leistungsparameters der Hydromaschine zumindest in Abhängigkeit eines, insbesondere absoluten, Zulaufdrucks der Hydromaschine begrenzbar.
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Auf diese Weise kann die Leistung der Hydromaschine oder deren Änderungsrate begrenzt werden, sobald im Zulauf ein Kavitation anzeigender Zulaufdruck ansteht. Durch diese Leistungsbegrenzung kann sichergestellt werden, dass der Zulaufdruck in jedem Betriebszustand der Hydromaschine ausreichend hoch ist, um Kavitation in der Hydromaschine und im Zulauf zu verhindern. Gegenüber bekannten Lösungen, bei denen die Kavitation durch eine Leistungsbegrenzung in Abhängigkeit einer überwachten Druckmitteltemperatur eines Druckmittelbehälters verhindert werden soll, hat diese Lösung den Vorteil, dass sie in Abhängigkeit eines Parameters erfolgt, der „in situ”, also dort wo die Kavitation verhindert werden soll, messbar ist. Diese Form der Leistungsbegrenzung ist somit verlässlicher.
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Der Zulaufdruck ist ein Druck im Zulauf der Hydromaschine. Als Zulauf ist die Druckmittelzuführung zur Hydromaschine zu verstehen, die verglichen mit einem Arbeitsdruck der Hydromaschine und der Druckmittelversorgung des Verbrauchers ein niedrigeres Druckniveau aufweist.
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Die Hydromaschine kann im offenen oder geschlossenen hydraulischen Kreis mit dem hydraulischen Verbraucher verbunden sein. Im offenen Kreis kann der Zulauf eine Saugleitung sein, die unter den Spiegel eines Druckmittelreservoirs eintaucht, so dass Druckmittel von der Hydromaschine ansaugbar ist. Der Zulaufdruck kann insbesondere dann als Saugdruck bezeichnet werden.
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Der Leistungsparameter ist eine variierbare, insbesondere verstellbare Größe der Hydromaschine oder der Antriebsmaschine, über die die Leistung der Hydromaschine, insbesondere deren Druckmittelvolumenstrom, beeinflussbar ist. Die zeitliche Ableitung ist eine Änderungsrate des Leistungsparameters und hat folglich Einfluss auf die Änderungsrate der Leistung der Hydromaschine.
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Die Hydromaschine ist zur Druckmittelversorgung vorzugsweise als Hydropumpe ausgestaltet. Sie kann mit verstellbarem oder konstantem Verdrängungsvolumen ausgestaltet und im Ein-, Zwei- oder Vierquadrantenbetrieb betreibbar sein. Sie kann beispielsweise als Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben- oder Schrägachsenbauweise ausgestaltet sein.
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Als begrenzbarer Leistungsparameter ist bevorzugt ein Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine vorgesehen. Alternativ oder ergänzend kann als begrenzbarer Leistungsparameter eine Antriebsdrehzahl der Hydromaschine, ein Antriebsmoment der Hydromaschine oder eine Stromaufnahme der Antriebsmaschine vorgesehen sein.
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Die Antriebsmaschine ist vorzugsweise als Elektromotor ausgestaltet. Dieser hat den Vorteil, dass er einen großen Drehzahl- und Momentenbereich abdecken kann und eine hohe Verstelldynamik aufweist. Dies ermöglicht neben einer großen Verstelldynamik für den Druckmittelvolumenstrom eine schnelle Verstellung und Begrenzung des entsprechenden Leistungsparameters zur Vermeidung von Kavitation.
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In einer ersten, bevorzugten Alternative ist als begrenzbarer Leistungsparameter eine Drehzahl der Hydromaschine – oder eine daran gekoppelte Drehzahl, insbesondere die der Antriebsmaschine – vorgesehen. Dann kann die Hydromaschine ein konstantes oder ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweisen. In einer zweiten, bevorzugten Alternative ist als begrenzbarer Leistungsparameter ein Verdrängungsvolumen der Hydromaschine vorgesehen, die dann natürlich mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgeführt ist.
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Alternativ dazu können mehrere Leistungsparameter der Hydromaschine als begrenzbar vorgesehen sein. Diese sind bevorzugt die Drehzahl der Hydromaschine – oder die daran gekoppelte Drehzahl, insbesondere die der Antriebsmaschine – und das Verdrängungsvolumen der Hydromaschine. Demgemäß ist die Hydromaschine dann mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet. Diese Alternative bietet den Vorteil, dass eine besonders hohe Verstelldynamik des Druckmittelvolumenstroms, und somit auch für dessen Begrenzung, erzielbar ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist als begrenzbare zeitliche Ableitung eine Änderungsrate der Drehzahl der Hydromaschine – oder der daran gekoppelten Drehzahl, insbesondere die der Antriebsmaschine – oder eine Änderungsrate des Verdrängungsvolumens der Hydromaschine vorgesehen.
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Auch hier gilt natürlich, dass beide genannten Ableitungen – die der Drehzahl und die des Verdrängungsvolumens – oder mehrere zeitliche Ableitungen als begrenzbar vorgesehen sein können
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat die Anordnung eine Steuereinrichtung, die derart ausgestaltet ist, dass über sie eine Sollwertgrenze des wenigstens einen Leistungsparameters und/oder eine Sollwertgrenze der wenigstens einen zeitlichen Ableitung zumindest in Abhängigkeit des Zulaufdrucks ermittelbar ist oder sind.
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Die Sollwertgrenze oder -grenzen ist oder sind vorzugsweise zur Übergabe an eine übergeordnete Reglereinheit der Anordnung, über die eine Regelgröße des Verbrauchers regelbar ist, vorgesehen.
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Um die genannte Ermittlung der Sollwertgrenze oder -grenzen zu ermöglichen, weist eine Weiterbildung der Anordnung vorzugsweise eine Druckerfassungseinheit, beispielsweise einen Drucksensor, für jeden Zulauf auf. Im offenen Kreis mit nur einer Drehrichtung der Hydromaschine im Pumpenbetrieb weist die Anordnung nur eine Druckerfassungseinheit auf, da der Zulauf unverändert bleibt. Im geschlossen Kreis, bei dem der Zulauf in Abhängigkeit der Drehrichtung und/oder der Lastsituation des Verbrauchers wechseln kann, weist sie vorzugsweise in jeder Arbeitsleitung/jedem Zulauf eine Druckerfassungseinheit auf.
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Im letztgenannten Fall ist die Steuereinrichtung vorzugsweise derart ausgestaltet, dass über sie aus den beiden Drücken der Arbeits- und Zulaufleitung der niedrigere als Zulaufdruck ermittelbar ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass über sie die eine oder die mehreren Sollwertgrenzen in Abhängigkeit der einen oder der mehreren zeitlichen Ableitungen ermittelbar ist oder sind. Auf diese Weise können unterschiedliche Sollwertgrenzen für unterschiedliche Betriebszustände der Hydromaschine – beispielsweise stationär, instationär, beschleunigend, abbremsend – berücksichtigt werden.
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Dazu weist eine Weiterbildung der Anordnung vorzugsweise für jeden begrenzbaren Leistungsparameter eine Erfassungseinheit auf. Dies ist für die Drehzahl vorzugsweise eine Drehzahlerfassungseinheit, beispielsweise ein Drehzahlsensor an einer Triebwelle der Hydromaschine oder der Antriebsmaschine. Für das Verdrängungsvolumen ist es vorzugsweise eine an oder in der Hydromaschine angeordnete Weg- oder Winkelerfassungseinheit.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass über sie die eine oder die mehreren zeitlichen Ableitungen ermittelbar ist oder sind.
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Dazu weist die Steuereinrichtung in einer Weiterbildung vorzugsweise eine Speichereinheit, in der über die Zeit erfasste Istwerte des einen oder der mehreren Leistungsparameter speicherbar sind, und eine Prozessoreinheit, über die die eine oder die mehreren zeitlichen Ableitungen aus den erfassten, gespeicherten Istwerten ermittelbar/berechenbar ist oder sind, auf.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung weist diese eine Reglereinheit auf, über die wenigstens eine Regelgröße des hydraulischen Verbrauchers, insbesondere der Druckmittelvolumenstrom oder dessen Arbeitsdruck, regelbar ist. Dabei sind der Reglereinheit zur Ermittlung wenigstens einer Stellgröße eine Regelabweichung und die eine oder die mehreren Sollwertgrenzen zuführbar. Die erfindungsgemäße Begrenzung des Leistungsparameters wird dann durch die Berücksichtigung der Sollwertgrenze durch die Reglereinheit wirksam.
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Dabei kann die Steuereinrichtung entweder von der Reglereinheit getrennt angeordnet oder mit dieser zu einem Antriebsregler zusammengefasst sein.
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Ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Anordnung, die gemäß zumindest einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, hat erfindungsgemäß einen Schritt „Begrenzung des wenigstens einen Leistungsparameters und/oder der wenigstens einen zeitlichen Ableitung zumindest in Abhängigkeit des Zulaufdrucks”. Die Vorteile, die mit dieser Begrenzung wirksam werden, wurden bereits vorangehend ausreichend erläutert, so dass an dieser Stelle auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird zunächst geprüft, ob die Begrenzung überhaupt notwendig ist. Dazu weist das Verfahren vor dem Schritt „Begrenzung des wenigstens einen Leistungsparameters und/oder der wenigstens einen zeitlichen Ableitung zumindest in Abhängigkeit des Zulaufdrucks” zwei Schritte „Erfassung des Zulaufdrucks” und „Ermittlung einer Abweichung des Zulaufdrucks von einem zulässigen Zulaufdruck” auf. Im Anschluss an die beiden Schritte erfolgt dann der Schritt „Begrenzung des wenigstens einen Leistungsparameters und/oder der zeitlichen Ableitung zumindest in Abhängigkeit des Zulaufdrucks” in Abhängigkeit der Abweichung. Liegt beispielsweise der Zulaufdruck oberhalb eines zulässigen Zulaufdrucks, muss keine Begrenzung erfolgen, da keine Kavitation droht. Ist er hingegen kleiner oder gleich dem zulässigen Zulaufdruck, droht Kavitation und die Begrenzung erfolgt.
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Um einen Betriebszustand der Hydromaschine bei der Begrenzung ihres oder ihrer Leistungsparameter mit zu berücksichtigen, weist eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens vor dem Schritt „Ermittlung der Abweichung des Zulaufdrucks vom zulässigen Zulaufdruck” Schritte „Ermittlung einer zeitlichen Ableitung einer Drehzahl der Hydromaschine” und „Ermittlung des zulässigen Zulaufdrucks in Abhängigkeit der zeitlichen Ableitung der Drehzahl” auf. Die zeitliche Ableitung der Drehzahl lässt dabei Rückschlüsse zu, ob die Hydromaschine sich in einem beschleunigten, abgebremsten oder stationären Betriebszustand befindet. So können unterschiedliche zulässige Zulaufdrücke für unterschiedliche Betriebszustände und definiert werden. Beispielsweise kann bei einem Beschleunigungsvorgang der zulässige Zulaufdruck für kurze Zeit gegenüber seinem stationären Wert abgesenkt werden, um die Beschleunigung zu ermöglichen.
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Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung und ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von vier Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Anordnung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Anordnung,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Anordnung, und
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4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens.
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Gemäß 1 hat eine hydraulische Anordnung 1 eine als Elektromotor ausgeführte, drehzahlverstellbare Antriebsmaschine 2 und eine als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit konstantem Verdrängungsvolumen ausgeführte Hydromaschine 4. Letztgenannte ist über eine Triebwelle 6 mit der Antriebsmaschine 2 mechanisch gekoppelt.
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Über die Hydromaschine 4, die im bestimmungsgemäßen Betrieb als Hydropumpe arbeitet, ist ein hydraulischer Verbraucher 8 über eine Arbeitsleitung 10 mit einem Druckmittelvolumenstrom versorgbar. Über eine Zulaufleitung beziehungsweise einen Zulauf 12 ist die Hydromaschine 4 mit einem Tank T verbunden. Dabei ist im Zulauf 12, symbolisch für den Durchflusswiderstand der Zulaufleitung, eine Drossel 14 angeordnet. Über eine Rücklaufleitung 16 kann Druckmittel vom hydraulischen Verbraucher 8 im offenen hydraulischen Kreislauf hin zum Tank T rückgeführt werden.
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Des Weiteren hat die hydraulische Anordnung eine Reglereinheit 18 und eine Steuereinrichtung 20. Die Reglereinheit 18 ist über eine Signalleitung 22 mit einer Druckerfassungseinheit 24 verbunden, über die ein Arbeitsdruck pA in der Arbeitsleitung 10 erfassbar ist. Die Reglereinheit 18 hat weiterhin einen Eingang, über den ein Sollwert des Arbeitsdrucks pAsoll zuführbar ist. Die Reglereinheit 18 hat einen ersten Regler 26, über den eine Solldrehzahl nsoll ermittelbar ist. Über einen zweiten Regler 28 wird daraus ein Sollstrom Isoll der Antriebsmaschine 2 ermittelt und an diese übergeben.
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Die Steuereinrichtung 20 ist über eine Signalleitung 30 mit einer Druckerfassungseinheit 32 verbunden, über die ein Zulauf- oder Saugdruck pS zwischen der Drossel 32 und der Hydromaschine 4 abgreifbar ist. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 20 über eine Signalleitung 34 mit einer Drehzahlerfassungseinheit 36 verbunden, über die eine Drehzahl der Triebwelle 6 erfassbar ist. Die Steuereinrichtung 20 hat eine Speichereinheit 38 und eine Prozessoreinheit 40.
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In einem bestimmungsgemäßen Betrieb der hydraulischen Anordnung 1 wird der Sollwert des Arbeitsdruckes pAsoll vorgegeben und der Reglereinheit 18 zugeführt. Ein Ist-Wert des Arbeitsdruckes pA wird von der der Druckerfassungseinheit 24 erfasst und an die Reglereinheit 18 übergeben. Die aus der Differenz der beiden resultierende Regelabweichung geht in den ersten Regler 26 als Eingangsgröße ein. Gleichzeitig werden über die Drehzahlerfassungseinheit 36 die Drehzahl n der Triebwelle 6 und über die Druckerfassungseinheit 32 der Saugdruck pS erfasst und an die Steuereinrichtung 20 übergeben. Die von den Erfassungseinheiten 32, 36 erfassten Werte werden dabei in der Speichereinheit 38 der Steuereinrichtung 20 abgelegt. Aus den abgelegten Werten für die Drehzahl n wird in einem geeigneten zeitlichen Abstand deren zeitliche Ableitung dn/dt gebildet. Anders ausgedrückt wird vom Leistungsparameter Drehzahl n der Hydromaschine 4 die zeitliche Änderungsrate ermittelt. Diese ist ein Maß für eine Beschleunigung, Abbremsung oder Stationarität der Hydromaschine 4. In Abhängigkeit des durch die Ableitung charakterisierten Betriebszustandes der Hydromaschine 4 wird über die Steuereinrichtung 2 ein zulässiger Saugdruck pSzul ermittelt. Für einen stationären Betrieb der Hydromaschine 4 ist dieser beispielsweise 0,8 bar absolut, bei positiver zeitlicher Ableitung, also einer Beschleunigung der Hydromaschine 4, beträgt er 0,6 bar absolut.
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Über die Steuereinrichtung 20 wird eine Abweichung des tatsächlichen Saugdruckes pS vom zulässigen Saugdruck pSzul ermittelt. Ist diese Abweichung größer null, so ermittelt die Steuereinrichtung 20 eine Begrenzung des Leistungsparameters Drehzahl n, also eine Sollwertgrenze nlim+. Diese wird an den ersten Regler 26 der Reglereinheit 18 übergeben und von dieser bei der Berechnung der Solldrehzahl nsoll berücksichtigt. Resultiert aus der Regelabweichung des Arbeitsdruckes p eine Solldrehzahl nsoll, die größer als nlim+, so wird die Solldrehzahl nsoll auf nlim+ begrenzt. Über die Reglereinheit 18 wird der Sollwert der Drehzahl nsoll mit der tatsächlichen Drehzahl n abgeglichen und sofern eine Differenz vorliegt, geht diese in den zweiten Regler 28 zur Ermittlung des Sollstromes isoll ein.
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Durch die vorbeschriebene Begrenzung der Solldrehzahl nsoll der Antriebsmaschine 2 in Abhängigkeit vom absoluten Saugdruck pS im Zulauf 12 der Hydromaschine 4 wird sichergestellt, dass der minimal zulässige Wert des Saugdruckes pSzul nicht unterschritten wird und Kavitationsschäden an der Hydromaschine 4 ausgeschlossen werden.
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Für die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele zwei und drei gilt, dass lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel näher eingegangen wird. Ansonsten entsprechen sie dem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei sind die Bauteile oder Komponenten, die über die Ausführungsbeispiele hinweg gleich ausgebildet sind, mit gleichbleibenden Bezugszeichen versehen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Anordnung 101 gemäß 2 weist eine gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel modifizierte Steuereinrichtung 120 auf, über die zusätzlich zur Sollwertgrenze der Drehzahl nlim+ eine Sollwertgrenze für den Strom i und ein Antriebsmoment M ermittelbar und an den zweiten Regler 128 übergebbar ist. Die Sollwertgrenze des Stroms i ist ilim+ und die Sollwertgrenze des Antriebsmomentes M ist Mlim+. Auf diese Weise kann eine Beschleunigung der Triebwelle 6 und damit die Beschleunigung des Druckmittels in der Arbeitsleitung 10 und im Zulauf 12 begrenzt werden, so dass Kavitation aufgrund von Beschleunigungseffekten verhinderbar ist.
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Abweichend von den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen weist eine hydraulischen Anordnung 201 gemäß 3 einen hydraulischen Verbraucher 208 auf, der in einem geschlossenen hydraulischen Kreis mit der Hydromaschine 4 verbunden ist. Die Hydromaschine 4 ist bestimmungsgemäß in zwei Quadranten, dass heißt im Pumpenbetrieb mit positiver Drehrichtung und negativer Drehrichtung betreibbar. Ein Vierquadrantenbetrieb ist ebenso denkbar. Die Drehrichtungen sind analog zu den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen mit jeweils einem gekrümmten Pfeil mit entsprechendem Vorzeichen gekennzeichnet.
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Mit dem Mehrquadrantenbetrieb geht einher, dass der Zulauf der Hydromaschine mit dem Quadrantenwechsel (Dreh- und Förderrichtungswechsel) wechselt. Die Arbeitsleitung 10 kann also in Abhängigkeit der Dreh- und Förderrichtung Arbeitsleitung oder Zulaufleitung sein. Gleiches gilt für eine Arbeits- beziehungsweise Zulaufleitung 212. Über die bereits erwähnte Druckerfassungseinheit 24 wird somit je nach Betriebsart ein Arbeitsdruck oder ein Zulaufdruck in der entsprechenden Leitung 10 erfasst. An die Leitung 212 ist die Druckerfassungseinheit 32 angeschlossen, über die in Abhängigkeit der Dreh- und Förderrichtung entweder der Arbeitsdruck oder der Zulaufdruck erfassbar ist.
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Der erfasste Arbeitsdruck p wird über eine Signalleitung 222 an eine Reglereinheit 218 und der Zulaufdruck pS über eine Signalleitung 230 an eine Steuereinrichtung 220 gemeldet. Dieser ist eine Unterscheidungseinrichtung 242 vorgeschaltet, die aus den von den Druckerfassungseinheiten 24, 32 erfassten Drücken den kleineren als Zulaufdruck pS und den größeren als Arbeitsdruck p ermittelt.
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Aufgrund der unterschiedlichen Drehrichtungen im Pumpenbetrieb ist die Steuereinrichtung 220 gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel derart modifiziert, dass für jede Sollwertgrenze nlim, ilim und Mlim sowohl ein Wert für die positive Drehrichtung und ein Wert für die negative Drehrichtung ermittelbar ist. Letztgenannter ist mit einem „–„ und der andere mit einem „+” indiziert.
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Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Hydromaschine 4 oder 204 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet sein. Alternativ oder ergänzend zur vorbeschriebenen Begrenzung der Drehzahl n, des Stromes I oder des Antriebsmomentes M kann dann über eine entsprechend modifizierte Steuereinrichtung eine Begrenzung des Leistungsparameters Verdrängungsvolumen und/oder von dessen zeitlicher Ableitung erfolgen, um die Kavitation im entsprechenden Zulauf zu verhindern.
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Für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, dass der Steuereinrichtung 20; 120; 220 maschinenspezifische Kenngrößen 41 der Hydromaschine 4; 204 zuführbar sind, um die Begrenzung des Leistungsparameters und/oder der zeitlichen Ableitung des Leistungsparameters zu optimieren. Diese können beispielsweise sein: ein Nennverdrängungsvolumen oder eine maximal zulässige Beschleunigung oder eine maximal zulässige Drehzahl oder Reibwerte oder Leckagewerte der Hydromaschine 4; 204.
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4 zeigt schließlich ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren, wie es mit Bezug zur vorangegangenen Beschreibung der 1 in Teilen erläutert wurde. Dabei erfolgen etwa zeitgleich ein Schritt 50 „Erfassen des Zulaufdrucks pS” und ein Schritt 60 „Erfassen der Drehzahl n”. Im Anschluss an letztgenannten Schritt erfolgt ein Schritt 70 „Ermittlung einer zeitlichen Ableitung der Drehzahl n”. Der dabei ermittelte Wert für die Ableitung wird an einen Schritt 80 „Ermittlung eines zulässigen Zulaufdrucks pSzul” übergeben. Der Wert wird dabei gemäß der vorangegangenen Beschreibung der 1 ermittelt. Im Anschluss erfolgt die Übergabe des erfassten Zulaufdrucks pS und des zulässigen Zulaufdrucks pSzul an einen Schritt 90 „Ermitteln einer Abweichung des Zulaufdrucks pS vom zulässigen Zulaufdruck pSzul”. Im Anschluss erfolgt in Abhängigkeit der dabei ermittelten Abweichung die Begrenzung des Leistungsparameters und/oder die Begrenzung der zeitlicher Ableitung, so dass Kavitation im Zulauf verhindert wird.
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Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer drehzahlvariablen Antriebsmaschine und einer Hydromaschine, wobei wenigstens ein Leistungsparameter der Hydromaschine und/oder wenigstens eine zeitliche Ableitung eines Leistungsparameters der Hydromaschine in Abhängigkeit eines Druckes im Zulauf der Hydromaschine begrenzbar ist.
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Offenbart ist weiterhin ein Steuerverfahren zur Steuerung einer derartigen Anordnung.
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Bezugszeichenliste
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- 1; 101; 201
- hydraulische Anordnung
- 2
- Antriebsmaschine
- 4; 204
- Hydromaschine
- 6
- Triebwelle
- 8; 208
- hydraulischer Verbraucher
- 10
- Arbeitsleitung
- 12; 212
- Zulaufleitung
- 14
- Drossel
- 16
- Rücklaufleitung
- 18; 118; 218
- Reglereinheit
- 20; 120; 220
- Steuereinrichtung
- 22; 222
- Signalleitung
- 24
- Druckerfassungseinheit
- 26; 226
- erster Regler
- 28; 128; 228
- zweiter Regler
- 30; 230
- Signalleitung
- 32
- Druckerfassungseinheit
- 34
- Signalleitung
- 36
- Drehzahlerfassungseinheit
- 38
- Speichereinheit
- 40
- Prozessoreinheit
- 41
- Kenngrößen
- 242
- Unterscheidungseinrichtung
