DE102019130661A1

DE102019130661A1 - Hochdruckpumpvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpvorrichtung

Info

Publication number: DE102019130661A1
Application number: DE102019130661.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Langer; Lukas Derksen; Nenad Kuvac; Wolfgang Heinen
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-05-20
Also published as: DE102019130661A9

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpvorrichtung zum Bereitstellen einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit, umfassend eine Eingabeeinrichtung zum Vorgeben eines Betriebspunktes mit mindestens einem Betriebsparameter durch einen Benutzer, eine Antriebseinrichtung, eine Getriebeeinrichtung, eine Hochdruckpumpe, und mindestens eine an die Hochdruckpumpe angeschlossene oder anschließbare Austragseinrichtung, wobei eine Antriebsleistung der Antriebseinrichtung mittels der Getriebeeinrichtung in einer Mehrzahl von Schaltstufen auf die Hochdruckpumpe zum Bereitstellen unterschiedlicher Pumpeneingangsleistungen übertragbar ist, wobei ein Betriebsdruck und ein Volumenstrom der Flüssigkeit abhängig von der Antriebsleistung und der Schaltstufe sind, und der Betriebspunkt anhand der Antriebsleistung und der Schaltstufe vorgebbar ist. Die Hochdruckpumpvorrichtung umfasst eine Ventileinrichtung, die ausgangsseitig der Hochdruckpumpe angeordnet ist und mit der ein Betriebsdruck der Hochdruckpumpe einstellbar ist, und eine mit der Antriebseinrichtung, der Getriebeeinrichtung und der Ventileinrichtung gekoppelte Steuereinrichtung, und dass die Ventileinrichtung von der Steuereinrichtung abhängig von einem durchzuführenden Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks ansteuerbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpvorrichtung zum Bereitstellen einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit, umfassend eine Eingabeeinrichtung zum Vorgeben eines Betriebspunktes mit mindestens einem Betriebsparameter durch einen Benutzer, eine Antriebseinrichtung, eine Getriebeeinrichtung, eine Hochdruckpumpe und mindestens eine an die Hochdruckpumpe angeschlossene oder anschließbare Austragseinrichtung, wobei eine Antriebsleistung der Antriebseinrichtung mittels der Getriebeeinrichtung in einer Mehrzahl von Schaltstufen auf die Hochdruckpumpe zum Bereitstellen unterschiedlicher Pumpeneingangsleistungen übertragbar ist, wobei ein Betriebsdruck und ein Volumenstrom der Flüssigkeit abhängig von der Antriebsleistung und der Schaltstufe sind und der Betriebspunkt anhand der Antriebsleistung und der Schaltstufe vorgebbar ist.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Hochdruckpumpvorrichtung.
Es sind Hochdruckpumpvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, die für unterschiedliche Einsatzzwecke genutzt werden können. Denkbar ist insbesondere ein Einsatz für Reinigungszwecke, wobei die Austragseinrichtung insbesondere als Waschlanze ausgestaltet sein kann, die mit einem Pumpenausgang über eine Hochdruckleitung, insbesondere eine Schlauchleitung, in Strömungsverbindung steht.
Bei der unter Druck gesetzten Flüssigkeit handelt es sich insbesondere um Wasser.
Gattungsgemäße Hochdruckpumpvorrichtungen werden üblicherweise mit hohem Betriebsdruck betrieben, wobei der Betriebsdruck als ausgangsseitig der Hochdruckpumpe oder an der Austragseinrichtung gemessen anzusehen ist. Gängig sind beispielsweise 1000 bar und darüber, bei beispielhaften Anwendungen im Reinigungsbetrieb ca. 1500 bar. Die Hochdruckpumpe ist zum Beispiel als Plungerpumpe ausgestaltet oder umfasst eine solche.
Die Antriebseinrichtung steht über die Getriebeeinrichtung mit der Hochdruckpumpe in Wirkverbindung. Die Getriebeeinrichtung kann mehrere Schaltstufen („Gänge“) einnehmen. Abhängig von der jeweiligen Schaltstufe wird die Hochdruckpumpe mit einer unterschiedlichen Eingangsleistung betrieben, wodurch der von der Hochdruckpumpe abgegebene Volumenstrom und der Druck variiert werden können.
Bekannt ist es, dass der Benutzer anhand von Informationen einer Betriebsanleitung über die Eingabeeinrichtung beispielsweise den Betriebsdruck und feste Schaltstufe der Getriebeeinrichtung vorgibt. Mit der Anforderung der Hochdruckflüssigkeit an der Austragseinrichtung wird die Antriebsleistung erhöht, bis der Betriebsdruck erreicht ist. Hierbei kann es störend sein, dass Schaltvorgänge der Getriebeeinrichtung zu Schwankungen des Volumenstroms und des Drucks führen, die die Handhabung der Austragseinrichtung erschweren, zumal der Zeitpunkt des Schaltvorgangs für den Benutzer nicht vorhersehbar ist.
In der EP 3 173 161 A1 ist eine Hochdruckpumpvorrichtung vorgesehen, die auf einem Lastkraftwagen installiert ist. Dessen Motor bildet die Antriebseinrichtung, die die Getriebeeinrichtung über einen Nebenantrieb antreiben kann. Die EP 3 173 161 A1 beschreibt, dass Schaltvorgänge während des Hochdruckbetriebs möglich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Hochdruckpumpvorrichtung bereitzustellen, die eine bessere Handhabbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruckpumpvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hochdruckpumpvorrichtung eine Ventileinrichtung umfasst, die ausgangsseitig der Hochdruckpumpe angeordnet ist und mit der ein Betriebsdruck der Hochdruckpumpe einstellbar ist, und eine mit der Antriebseinrichtung, der Getriebeeinrichtung und der Ventileinrichtung gekoppelte Steuereinrichtung, und dass die Ventileinrichtung von der Steuereinrichtung abhängig von einem durchzuführenden Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks ansteuerbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen. Diese kann die Antriebseinrichtung zum Einstellen der Antriebsleistung, insbesondere eine Verringerung und eine Steigerung der Antriebsleistung, die Getriebeeinrichtung zum Vornehmen von Schaltvorgängen und die Ventileinrichtung ansteuern. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, durch Ansteuerung der Ventileinrichtung den Betriebsdruck der Hochdruckpumpe einzustellen. Abhängig von der Auslassöffnung der Ventileinrichtung kann auf diese Weise der Volumenstrom der Flüssigkeit eingestellt werden, der der Austragseinrichtung zugeführt wird. Dabei ist es von Vorteil, dass der Betriebsdruck unter Absenkung des Volumenstroms bei einem durchzuführenden, anstehenden Schaltvorgang verringert werden kann, was auch an der Austragseinrichtung zu einer Absenkung des Druckes führt. Wird der Schaltvorgang durchgeführt, unterliegt die Austragseinrichtung in geringerem Maße einer Druckschwankung, als das bei einer gattungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung der Fall ist. Dies erleichtert dem Benutzer die Führung der Austragseinrichtung und damit die Handhabung der Hochdruckpumpvorrichtung. Darüber hinaus wird in vorteilhafter Weise die Betriebssicherheit der Hochdruckpumpvorrichtung erhöht. Durch die Verringerung oder vorzugsweise Vermeidung von Druckschwankungen an der Austragseinrichtung können günstigerweise plötzliche Bewegungen der Austragseinrichtung durch den Benutzer vermieden werden. Dies erweist sich als vorteilhaft für das Arbeits- und insbesondere Reinigungsergebnis.
Die vorliegende Erfindung kommt insbesondere mit einer benutzergeführten, handgehaltenen Austragseinrichtung zum Einsatz. Denkbar ist jedoch auch, dass die Austragseinrichtung stationär ist und beispielsweise an einer Trageinrichtung fixiert ist.
Die Ventileinrichtung kann zum Beispiel an einem Pumpenausgang der Hochdruckpumpe oder strömungsabwärts des Pumpenausgangs angeordnet sein.
Die Hochdruckpumpe kann insbesondere eine Plungerpumpe sein.
Günstig ist es, wenn die Steuereinrichtung eine Schnittstelle der Getriebeeinrichtung nutzt, um Schaltvorgänge anzufordern, wobei im Übrigen kein Einfluss von der Steuereinrichtung auf die interne Beschaffenheit und Funktionsweise der Getriebeeinrichtung genommen werden muss. Diese kann somit an einem werkseitig optimalen Betriebspunkt betrieben werden.
Als der mindestens eine Betriebsparameter ist durch den Benutzer vorzugsweise ein Betriebsdruck und/oder ein Volumenstrom der Flüssigkeit vorgebbar.
Der mindestens eine Betriebsparameter kann an der Eingabeeinrichtung vorgegeben und eine diesbezügliche Information an die Steuereinrichtung übertragen werden. Bei einer Anforderung der Hochdruckflüssigkeit durch den Benutzer wird die Hochdruckpumpvorrichtung in Gang gesetzt. Dabei wird vorzugsweise zunächst die niedrigste Schaltstufe der Getriebeeinrichtung eingestellt.
Vorgesehen sein kann, dass zum Ermitteln optimaler Nutzungsparameter für den Betriebspunkt, aus Gründen der Effizienz, zunächst ein Einlernmodus durchgeführt werden kann. Hierauf wird nachfolgend noch eingegangen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Ventileinrichtung ein Proportionalventil ist oder ein Proportionalventil umfasst. Insbesondere besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, dass das Proportionalventil mehrere Betriebsstellungen abhängig von einem Einstellwert einnehmen kann. In den unterschiedlichen Betriebsstellungen können unterschiedlich hohe Betriebsdrücke der Hochdruckpumpe erzielt werden und infolgedessen der Austrageinrichtung unterschiedlich hohe Volumenströme zugeführt werden.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Ventileinrichtung pneumatisch, hydraulisch, elektrisch und/oder magnetisch betätigbar ausgestaltet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt es sich in der Praxis, dass die Ventileinrichtung ein pneumatisch ansteuerbares Proportionalventil ist oder umfasst. Ein Einstellwert für das Proportionalventil kann zum Beispiel der das Proportionalventil beaufschlagende Luftdruck sein.
Günstig ist es, wenn die Hochdruckpumpvorrichtung eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Sensoreinrichtung umfasst, mit der ein Wert des mindestens einen Betriebsparameters erfassbar ist, und wenn die Antriebsleistung, eine Schaltstufe der Getriebeeinrichtung und/oder die Ventileinrichtung, insbesondere ein Einstellwert der Ventileinrichtung, abhängig von einem Signal der Sensoreinrichtung einstellbar ist. Mittels der Sensoreinrichtung kann der Wert des mindestens einen Betriebsparameters überwacht werden. Die Steuereinrichtung kann abhängig vom Wert des mindestens einen Betriebsparameters auf die Antriebseinrichtung, die Getriebeeinrichtung und/oder die Ventileinrichtung einwirken. Ein Sensor der Sensoreinrichtung ist zum Beispiel an einer Ausgangsseite der Hochdruckpumpe angeordnet, beispielsweise an einem Pumpenkopf.
Die Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise einen Drucksensor und/oder einen Volumenstromsensor.
Der mindestens eine Betriebsparameter, insbesondere der Betriebsdruck und/oder der Volumenstrom, ist vorzugsweise abhängig vom Signal der Sensoreinrichtung steuerbar und/oder regelbar.
Vorteilhafterweise kann der Betriebsdruck bei anstehendem und/oder während des Schaltvorganges geregelt werden, abhängig vom Signal der Sensoreinrichtung.
Es wurde bereits erwähnt, dass zum Einstellen des mindestens einen Betriebsparameters, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung, auf die Antriebseinrichtung und/oder die Ventileinrichtung eingewirkt werden kann.
Die Antriebsleistung und/oder ein Einstellwert der Ventileinrichtung können für die Regelung als Stellgrößen eingesetzt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Antriebsleistung selbst und/oder der Einstellwert selbst geregelt werden können.
Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise so ausgebildet und programmiert sein, einen Betrieb der Hochdruckpumpvorrichtung auf eine der nachfolgend genannten Weisen einzustellen.
Von Vorteil ist es, wenn bei anstehendem Schaltvorgang eine Veränderung des mindestens einen Betriebsparameters, insbesondere ein Abfall des Betriebsdrucks selbst, überwacht wird, und wenn die Steuereinrichtung die Getriebeeinrichtung zum Durchführen des Schaltvorgangs nach Feststellen der Veränderung ansteuert. Der Schaltvorgang wird ausgelöst, wenn sich eine Veränderung des mindestens einen Betriebsparameters infolge einer geänderten Einstellung der Ventileinrichtung ergibt. Insbesondere kann bevorzugt ein Abfall des Betriebsdrucks selbst festgestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn während der Verringerung des Betriebsdrucks bei anstehendem Gangwechsel die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird. Dadurch können mögliche, von der Antriebseinrichtung induzierte Schwankungen des Betriebsdrucks und/oder des Volumenstroms vermieden werden.
Vorzugsweise wird die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung bei Vornahme eines Schaltvorgangs auf eine vorgegebene oder vorgebbare Antriebsleistung gesenkt. Durch die Absenkung der Antriebsleistung bei nun höherer Schaltstufe kann die Hochdruckpumpvorrichtung effizienter betrieben werden.
Es wird bei den folgenden vorteilhaften Ausführungsformen angenommen, dass die Getriebeeinrichtung eine bestimmte, unveränderte Schaltstufe einnimmt.
Günstig ist es, wenn die Steuereinrichtung bei Einnahme einer Schaltstufe der Getriebeeinrichtung die Ventileinrichtung zur Steigerung des Betriebsdrucks ansteuert, und wenn ein Anstieg des mindestens einen Betriebsparameters auf Erreichen des vom Benutzer vorgegebenen Wertes überwacht wird. Auf diese Weise kann der Wert des vorgegebenen mindestens einen Betriebsparameters erreicht werden, indem der Betriebsdruck durch Einstellen der Ventileinrichtung erhöht wird und dadurch ein höherer Volumenstrom zur Austragseinrichtung gefördert wird.
Alternativ oder ergänzend ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Steuereinrichtung bei Einnahme einer Schaltstufe der Getriebeeinrichtung die Antriebseinrichtung zur Steigerung Betriebsdrucks ansteuert, und dass ein Anstieg des mindestens einen Betriebsparameters auf Erreichen des vom Benutzer vorgegebenen Wertes überwacht wird.
Bei Einnahme des vorgegebenen Wertes wird der mindestens eine Betriebsparameter, wie vorstehend bereits erläutert, vorteilhafterweise geregelt.
Als günstig erweist es sich bei den beiden vorstehend erläuterten Ausführungsformen, wenn die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung erst gesteigert wird, wenn die Ventileinrichtung zur Erzielung eines maximalen Betriebsdrucks eingestellt ist. Durch Einwirken auf die Ventileinrichtung wird bei dieser Ausführungsform zunächst der Betriebsdruck erhöht, um den mindestens einen Betriebsparameter bei konstanter oder im Wesentlichen konstanter Antriebsleistung einzustellen und einen möglichst effizienten Betriebspunkt zu erzielen. Ist dies mit der Ansteuerung der Ventileinrichtung allein noch nicht möglich, wird nachfolgend die Antriebsleistung gesteigert, um den Betriebsdruck zu erhöhen.
Von Vorteil ist es, wenn die Steuereinrichtung die Ventileinrichtung vor dem Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks nur abhängig von einem Betriebspunkt nach Vornahme des Schaltvorgangs ansteuert. Insbesondere ist dies vorteilhafterweise dann möglich, wenn Werte des Betriebsdrucks vor dem Schaltvorgang und nach Vornahme des Schaltvorganges außerhalb vorgegebener oder vorgebbarer Grenzen liegen. Hierunter kann vorliegend insbesondere verstanden werden, dass dann, wenn die Werte der Betriebsdrücke und folglich der Volumenströme, die vor dem anstehenden Schaltvorgang und nach dem durchgeführten Schaltvorgang innerhalb vorgegebener oder vorgebbarer Grenzen übereinstimmen, eine Verringerung des Betriebsdrucks vor dem Schaltvorgang unterbleibt. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass bei anstehendem Schaltvorgang eine Verringerung des Betriebsdrucks selektiv unterlassen wird, indem ein Einwirken auf die Ventileinrichtung entfällt, weil auch an der Austragseinrichtung keine oder nur eine verhältnismäßig geringe Druckschwankung zu erwarten ist. Der Betriebspunkt kann dadurch zügiger erreicht werden.
Wie bereits erwähnt kann vorgesehen sein, dass die Hochdruckpumpe eine Überströmereinrichtung umfasst. Die Ventileinrichtung ist bevorzugt von der Überströmereinrichtung umfasst.
Die Überströmereinrichtung kann eine Fluidleitung umfassen oder ausbilden, die je nach Stellung der Ventileinrichtung mehr oder weniger geschlossen oder geöffnet (insbesondere auch vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet) sein kann. Wird die Ventileinrichtung zum Öffnen der Überströmereinrichtung und Freigabe der Fluidleitung angesteuert, ganz oder teilweise, können der Betriebsdruck und der Volumenstrom der Flüssigkeit, die dem Verbraucher zugeführt wird, verringert werden. Umgekehrt können der Betriebsdruck und der Volumenstrom durch Schließen, ganz oder teilweise, der Überströmereinrichtung und der Fluidleitung gesteigert werden.
Vorgesehen sein kann, dass die Hochdruckpumpvorrichtung ein Reservoir umfasst, wobei die Flüssigkeit über die Ventileinrichtung abhängig von einer Ventilstellung dem Reservoir zuführbar ist. Das Reservoir kann beispielsweise mit einer Saugseite der Hochdruckpumpe in Verbindung stehen und als Tank für Flüssigkeit ausgestaltet sein. Beispielsweise öffnet die Ventileinrichtung die vorstehend genannte Fluidleitung der Überströmereinrichtung, und unter Druck gesetzte Flüssigkeit strömt zum Reservoir. Dadurch fällt der Betriebsdruck, und der Volumenstrom zur Austragseinrichtung verringert sich. Beim Schließen der Fluidleitung können der Betriebsdruck und der Volumenstrom zur Austragseinrichtung gesteigert werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass kein Reservoir vorgesehen ist und die Fluidleitung direkt zur Saugseite der Hochdruckpumpe führt.
Bei einer Umsetzung der Hochdruckpumpvorrichtung in der Praxis ist es günstig, wenn die Antriebsleistung über eine Drehzahl eines Motors der Antriebseinrichtung und die Pumpeneingangsleistung über eine Pumpendrehzahl der Hochdruckpumpe vorgebbar ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Hochdruckpumpvorrichtung ist durch einen Einlernmodus gekennzeichnet, wobei der Wert des mindestens einen vorgegebenen Betriebsparameters zur Einnahme des Betriebspunktes einstellbar ist, insbesondere im Hinblick auf einen optimalen Betriebspunkt. Im Einlernmodus wird vorteilhafterweise auf eine der vorstehend beschriebenen Weisen vorgegangen. Dabei werden bevorzugt der Betriebsdruck und die Motordrehzahl gesteigert, um den vorgegebenen Wert des Betriebsparameters einzustellen. Erforderlichenfalls wird die Schaltstufe der Getriebeeinrichtung sukzessive erhöht. Vor dem Schaltvorgang wird vorzugsweise der Betriebsdruck verringert, sofern keine Anschlussbedingung für den Betriebsdruck nach dem Schaltvorgang innerhalb der vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzen vorliegen. Nach dem Schaltvorgang wird vorteilhafterweise zunächst der Betriebsdruck gesteigert und anschließend die Antriebsleistung erhöht.
Die Hochdruckpumpvorrichtung umfasst günstigerweise eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte oder von dieser umfasste Speichereinrichtung, wobei einem Betriebspunkt der Hochdruckpumpvorrichtung, insbesondere abhängig vom vorgegebenen mindestens einen Betriebsparameter, zugeordnete Nutzungsparameter speicherbar sind. Insbesondere besteht der Vorteil, dass während des Einlernmodus Nutzungsparameter ermittelt werden können, mit denen der vom Benutzer gewünschte Betriebspunkt vorteilhafterweise auf möglichst effiziente Weise erreicht werden kann. Diese Nutzungsparameter können in der Speichereinrichtung hinterlegt werden.
Die Nutzungsparameter umfassen günstigerweise Folgendes:

- einen Einstellwert zum Einstellen der Ventileinrichtung, insbesondere einen Einstellwert zum Einstellen eines Proportionalventils;
- eine Antriebsleistung der Antriebseinrichtung, insbesondere eine Motordrehzahl eines Antriebsmotors der Antriebseinrichtung; und
- eine Schaltstufe der Getriebeeinrichtung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung ist durch einen Betriebsmodus gekennzeichnet, in dem die Nutzungsparameter dem Betrieb der Hochdruckpumpvorrichtung zugrunde gelegt werden, wobei die Steuereinrichtung die Ventileinrichtung, die Antriebseinrichtung und die Getriebeeinrichtung anhand der aus der Speichereinrichtung gelesenen Nutzungsparameter ansteuert.
Nach dem Einlernmodus kann der Benutzer im Betriebsmodus insbesondere den mindestens einen Betriebsparameter vorgeben. Die Nutzungsparameter werden von der Steuereinrichtung eingestellt. Dabei kann insbesondere die Schaltstufe für den Betriebspunkt eingestellt werden. Nach der Anforderung der Hochdruckflüssigkeit wird die Antriebsleistung gesteigert, bis der Betriebspunkt erreicht ist.
Im Hinblick auf eine kompakte Bauform ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung, die Eingabeeinrichtung und die Speichereinrichtung eine integrierte Baueinheit ausbilden. Vorgesehen sein kann daran ferner eine Anzeigeeinrichtung zur visuellen Informationsübermittlung an den Benutzer, die mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist.
Vorgesehen sein kann, dass die Getriebeeinrichtung einen Drehmomentwandler umfasst, und dass der Drehmomentwandler bei einem Schaltvorgang betätigbar ist. Sofern vorhanden, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform zur Vermeidung von zu großen Schwankungen der Drehzahl der Getriebeeinrichtung ein Drehmomentwandler eingesetzt werden. Es ist von Vorteil, wenn hierbei von der Steuereinrichtung auf eine externe Schnittstelle der Getriebeeinrichtung zugegriffen werden kann und keine interne Steuerung der Getriebeeinrichtung erfolgen muss.
Die Hochdruckpumpvorrichtung kann stationär sein. Alternativ kann zum Beispiel ein Fahrwerk vorgesehen sein, um die Hochdruckpumpvorrichtung aktiv und/oder passiv zu bewegen.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, bei dem die Ventileinrichtung von der Steuereinrichtung abhängig von einem durchzuführendem Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks ansteuerbar ist.
Die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung erwähnt wurden, können mit einer Durchführung des Verfahrens ebenfalls erzielt werden. Diesbezüglich kann auf die voranstehenden Erläuterungen verwiesen werden.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung. Auch diesbezüglich kann auf voranstehende Ausführungen verwiesen werden.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Mittels der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung kann ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. Es zeigen:

1: eine Seitenansicht, teilweise in schematischer Darstellung, einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung;
2: eine perspektivische Teildarstellung der Hochdruckpumpvorrichtung aus Figur;
3: ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Funktionsweise der Hochdruckpumpvorrichtung; und
4: beispielhafte Messwerte als Funktion der Zeit (von oben nach unten) einer Motordrehzahl, einer Schaltstufe, eines Einstellwertes der Ventileinrichtung, des Betriebsdrucks und einer Eingangsdrehzahl der Hochdruckpumpe für einen beispielhaften Betrieb der Hochdruckpumpvorrichtung.

1 zeigt, teilweise schematisch, eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpvorrichtung, nachfolgend vereinfacht als Vorrichtung 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Antriebseinrichtung 12, eine Getriebeeinrichtung 14, eine Hochdruckpumpe 16, eine Austragseinrichtung 18, eine Steuereinrichtung 20, eine Eingabeeinrichtung 22, eine Ausgabeeinrichtung 24, eine Speichereinrichtung 26 und eine Sensoreinrichtung 28.
Im vorliegenden Fall ist die Vorrichtung 10 stationär ausgestaltet, wobei die Antriebseinrichtung 12, die Getriebeeinrichtung 14 und die Hochdruckpumpe 16 gemeinsam auf einer Trageinrichtung 30 fixiert sind. Auch die Steuereinrichtung 20 kann an der Trageinrichtung 30 festgelegt oder alternativ räumlich entfernt von dieser angeordnet sein.
Die Vorrichtung 10 wird vorliegend insbesondere für Reinigungszwecke eingesetzt. Eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, kann mittels der Hochdruckpumpe 16 unter Druck gesetzt werden. Die Antriebseinrichtung 18 ist über eine Hochdruckleitung 32, vorzugsweise ausgestaltet als Schlauchleitung, mit einem Pumpenausgang der Hochdruckpumpe 16 in Strömungsverbindung. Die unter Druck gesetzte Flüssigkeit kann über die Austragseinrichtung 18 abgegeben werden.
Im vorliegenden Fall ist die Austragseinrichtung 18 handgeführt. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Benutzer führt die Austragseinrichtung 18 und richtet den Flüssigkeitsstrahl auf einen zu reinigenden Gegenstand.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung 10 eine verbesserte Handhabung auf als herkömmliche Hochdruckpumpvorrichtungen. Darüber hinaus ist die Betriebssicherheit der Vorrichtung 10 gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erhöht.
Die Antriebseinrichtung 12 umfasst einen Motor 34. Der Motor 34 ist vorliegend ein Motor mit innerer Verbrennung. Andersartige Ausführungen des Motors 34 sind denkbar. Der Motor 34 umfasst eine Motorwelle, deren Drehzahl (Motordrehzahl) ein Maß für die von der Antriebseinrichtung 12 bereitgestellte Antriebsleistung ist.
Die Steuereinrichtung 20 steht mit der Antriebseinrichtung 12 in Wirkverbindung. Auf diese Weise kann die Antriebsleistung und insbesondere die Motordrehzahl eingestellt werden. Vorgesehen sein kann, dass die Motordrehzahl regelbar ist.
Die Antriebseinrichtung 12 ist mit der Getriebeeinrichtung 14 gekoppelt. Die Getriebeeinrichtung 14 ist von der Steuereinrichtung 20 ansteuerbar. Über die Getriebeeinrichtung 14, die unterschiedliche Schaltstufen (Gänge) einnehmen kann, kann die eingangsseitige Antriebsleistung in eine ausgangsseitige Leistung transformiert werden. Die Ausgangsleistung der Getriebeeinrichtung 14 entspricht einer Pumpeneingangsleistung der Hochdruckpumpe 16. Die Pumpeneingangsleistung kann über eine Eingangsdrehzahl einer Welle der Hochdruckpumpe 16 definiert werden.
Von der Steuereinrichtung 20 können Schaltvorgänge der Getriebeeinrichtung 14 initiiert werden. Auf ein entsprechendes Signal kann ein Übergang von einer Schaltstufe zu einer weiteren Schaltstufe ausgelöst werden (Hochschalten). Umgekehrt ist es denkbar, dass ein Übergang zu einer niedrigeren Schaltstufe möglich ist (Herunterschalten).
Von Vorteil ist es, dass eine externe Schnittstelle der Getriebeeinrichtung 14 von der Steuereinrichtung 20 angesteuert werden kann und dass interne Schaltvorgänge der Getriebeeinrichtung von der Steuereinrichtung 20 nicht beeinflusst werden müssen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Getriebeeinrichtung 14 einen Drehmomentwandler umfasst, der während Schaltvorgängen eingesetzt wird. Dies ist für die vorliegende Erfindung jedoch optional. Erforderlichenfalls kann je nach Ansteuerung der Getriebeeinrichtung 14 ein Schaltvorgang unter Einsatz des Drehmomentwandlers ausgelöst werden.
Die Hochdruckpumpe 16 ist vorliegend ausgestaltet als Plungerpumpe oder Tauchkolbenpumpe. Ein typischer Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 16 beträgt beispielsweise ungefähr 1000bar und darüber, zum Beispiel 1500 bar.
Die Pumpeneingangsleistung wird in der Hochdruckpumpe 16 umgesetzt, um zu versprühendes Wasser unter Druck zu setzen. Das unter Druck gesetzte Wasser wird an einem Pumpenausgang 36 an die Hochdruckleitung 32 abgegeben und der Antriebseinrichtung 12 zugeführt.
Die Hochdruckpumpe 16 umfasst am Pumpenausgang 36 eine Überströmereinrichtung 38, die eine Ventileinrichtung 40 umfasst. Über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Fluidleitung der Überströmereinrichtung 38 besteht die Möglichkeit, unter Druck gesetzte Flüssigkeit von der Druckseite zu einem Tank strömen zu lassen, der mit der Saugseite der Hochdruckpumpe 16 in Strömungsverbindung steht. Bei geöffneter Überströmereinrichtung 38 ist der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 16 verringert, weil unter Druck gesetzte Flüssigkeit durch die Fluidleitung strömen kann, unter Verringerung des Volumenstroms zur Austragseinrichtung. Bei geschlossener Überströmereinrichtung 38 ist der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 16 erhöht.
Die Ventileinrichtung 40 umfasst im vorliegenden Fall ein Proportionalventil 42. Je nach Einstellwert des Proportionalventils 42 ist auf diese Weise die Möglichkeit gegeben, die Überströmereinrichtung 38 nicht nur vollständig zu öffnen und vollständig zu schließen, sondern es können auch Stellungen der Ventileinrichtung 40 eingenommen werden, bei denen die Überströmereinrichtung 38 teilweise geöffnet und teilweise geschlossen ist.
Mittels der Ventileinrichtung 40 ist dadurch die Möglichkeit gegeben, den Betriebsdruck der Hochdruckpumpe zu beeinflussen. Außerdem kann der Volumenstrom der Flüssigkeit beeinflusst werden, der der Austragseinrichtung 18 zugeführt wird.
Die Steuereinrichtung 20 kann die Ventileinrichtung 40 ansteuern. Vorliegend ist die Ventileinrichtung 40 insbesondere pneumatisch betätigbar. Über einen das Proportionalventil 42 beaufschlagenden Luftdruck kann eine Ventilstellung beeinflusst werden. Im vorliegenden Fall kann die Überströmereinrichtung 38 durch Absenkung des Luftdruckes geöffnet und durch Steigern des Luftdruckes geschlossen werden, um den Betriebsdruck und den Volumenstrom zur Austragseinrichtung 18 zu verringern bzw. zu steigern.
Vorgesehen sein kann vorteilhafterweise, dass der Einstellwert der Ventileinrichtung 40 zum Erzielen einer Ventilstellung regelbar ist. Beispielsweise kann der das Proportionalventil 42 beaufschlagende Luftdruck geregelt werden.
Es versteht sich, dass die Ventileinrichtung 40 statt mittels Pneumatik auf andersartige Weise betätigbar sein kann und die pneumatische Ansteuerung nur eine optionale Weiterbildung der Erfindung ist.
Betriebsparameter der Vorrichtung 10 sind im vorliegenden Fall insbesondere ein Volumenstrom, der der Austragseinrichtung 18 zugeführt wird, sowie ein Betriebsdruck der Flüssigkeit pumpenausgangsseitig. Der Volumenstrom und der Betriebsdruck sind miteinander verknüpft. Der der Austragseinrichtung 18 zugeführte Volumenstrom ist umso höher, je größer der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 16 ist. Umgekehrt ist der Volumenstrom umso niedriger, je niedriger der Betriebsdruck ist.
Im vorliegenden Fall umfasst die Vorrichtung 10 die bereits erwähnte Sensoreinrichtung 28. Die Sensoreinrichtung 28 ist mit der Steuereinrichtung 20 gekoppelt, wodurch der Steuereinrichtung 20 ein Signal der Sensoreinrichtung 28 zugeführt werden kann. Die Sensoreinrichtung 28 umfasst einen pumpenausgangsseitig angeordneten Drucksensor 46. Mit dem Drucksensor 46 kann ein Wert des Betriebsdruckes der Hochdruckpumpe 16 ermittelt werden. Dieser Betriebsdruck ist umso höher, je weiter die Überströmereinrichtung 38 geschlossen ist und umso geringer, je weiter die Überströmereinrichtung 38 geöffnet ist.
Die Steuereinrichtung 20 ist als integrierte Einrichtung ausgebildet, die die Eingabeeinrichtung 22, die Ausgabeeinrichtung 24 und die Speichereinrichtung 26 umfasst. Beispielsweise ist oder umfasst die Steuereinrichtung 20 eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Eine Recheneinheit 48, ausgestaltet als oder umfassend ein(en) Mikroprozessor, kann vorgesehen sein, um interne Vorgänge der Steuereinrichtung 20 auszuführen. Dabei kann die Recheneinheit 48 zum Beispiel mit der Speichereinrichtung 26 in Wirkverbindung stehen oder diese umfassen. In der Speichereinrichtung 26 können ausführbare Programme gespeichert sein.
Die Eingabeeinrichtung 22 ist von einem Benutzer betätigbar. Die Ausgabeeinrichtung 24 ist vorliegend vorteilhafterweise als Anzeigeeinrichtung mit einer Bildanzeige 50 ausgestaltet.
Nachfolgend wird unter Verweis insbesondere auf die 3 und 4 eine Funktionsweise der Vorrichtung 10 und ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Für typische Reinigungsanwendungen ist es üblicherweise wünschenswert, die Vorrichtung 10 mit einem gewissen Betriebsdruck einzusetzen. Der Betriebsdruck soll einerseits ausreichend hoch sein, um eine möglichst hohe Reinigungsleistung zu erzielen. Andererseits soll der Betriebsdruck wenn möglich nur so hoch wie nötig sein, um eine übermäßige Beanspruchung oder gar Schädigung des zu reinigenden Gegenstandes zu vermeiden.
Wünschenswert ist es auch, einen Betriebspunkt der Vorrichtung 10 einzustellen, bei dem die Vorrichtung 10 möglichst effizient betrieben wird. Der gewünschte Betriebsdruck soll vorteilhafterweise mit einer möglichst geringen Antriebsleistung der Antriebseinrichtung 12 erzielt werden können.
Bei der Vorrichtung 10 besteht insbesondere der Vorteil, dass der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 16 und damit ein ansteigender Betriebsdruck zum Erreichen des Betriebspunktes über die Steigerung der Antriebsleistung, die Schaltstufe der Getriebeeinrichtung 14 und Stellung der Überströmereinrichtung 38, je nach Beaufschlagung der Ventileinrichtung 40, eingestellt und vorzugsweise geregelt werden können. Vorteilhaft ist es dabei, dass die Steuereinrichtung 20 die Ventileinrichtung 40 abhängig von einem anstehenden, durchzuführenden Schaltvorgang ansteuert, den Betriebsdruck zu verringern. Eine etwaige Druckschwankung infolge des Schaltvorgangs, die an der Austragseinrichtung 18 auftritt, kann dadurch möglichst gering gehalten werden. Dies erleichtert dem Benutzer die Handhabung der Austragseinrichtung 18 und erhöht die Betriebssicherheit.
Eine derartige Absenkung des Betriebsdrucks kann jedoch vorteilhafterweise dann unterbleiben, wenn die Schwankung der Werte des Betriebsdrucks in Folge des Schaltvorganges innerhalb vorgegebener oder vorgebbarer Grenzen liegt, wodurch das Anfahren des Betriebspunktes beschleunigt werden kann.
Die Vorrichtung 10 zeichnet sich weiter dadurch aus, dass das Einstellen des Betriebspunktes in einem Einlernmodus durchgeführt werden kann und dabei ermittelte Nutzungsparameter in der Speichereinrichtung 26 gespeichert und einem Betriebsmodus für den Normalbetrieb zugrunde gelegt werden können.
Zum Einlernen der Vorrichtung 10 gibt der Benutzer an der Eingabeeinrichtung 22 als Betriebsparameter den gewünschten Betriebsdruck vor. Die Vorrichtung 10 wird bei Schritt S1 in Gang gesetzt. Bei Schritt S2 wird festgestellt, ob eine Hochdruckanforderung über die Austragseinrichtung 18 vorliegt. Ist dies nicht der Fall, endet der Vorgang bei Schritt S3.
Anderenfalls, d.h. bei Hochdruckanforderung, wird der Motor 34 mit einer Mindest- oder Leerlaufdrehzahl im Schritt S4 betrieben. Im Schritt S5 wird überprüft, ob Nutzungsdaten zu einem Betriebspunkt in der Speichereinrichtung 26 gespeichert sind. Im normalen Betriebsmodus sind die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung 12, ein Einstellwert der Ventileinrichtung 40 und eine Schaltstufe der Getriebeeinrichtung 14 bereits gespeichert, in Form der Motordrehzahl, des Luftdrucks am Proportionalventil 42 und des Ganges der Getriebeeinrichtung 14. Die Steuereinrichtung 20 nimmt dadurch die Einstellung der Vorrichtung 10 auf Basis dieser Nutzungsparameter vor (Schritt S61), und das Verfahren endet im Schritt S62, wobei der Benutzer die Vorrichtung 10 mit dem voreingestellten Betriebspunkt betreibt.
Wird im Schritt S5 demgegenüber festgestellt, dass noch kein Betriebspunkt mit zugehörigen Nutzungsparametern gespeichert ist, führt die Vorrichtung 10 einen Einlernmodus zum Ermitteln der Nutzungsparameter aus. Dies wird unter Verweis auf 4 erläutert, wobei das Verfahren zu einem Zeitpunkt t₀ in Gang gesetzt wird und der Betriebspunkt BP mit einem gewünschten Druck p_Soll zu einem Zeitpunkt t_X erreicht wird. Die Dauer zwischen den Zeiträumen t_X und t₀ beträgt im vorliegenden Fall beispielsweise ungefähr 60 Sekunden, wobei die Zeitskala linear dargestellt ist.
4 zeigt von oben nach unten dargestellt eine Drehzahl des Motors 34, Schaltstufen der Getriebeeinrichtung 14, einen Luftdruck der Ventileinrichtung 40 und damit Informationen betreffend einen Öffnungszustand der Überströmereinrichtung 38, den Betriebsdruck und eine Eingangsdrehzahl der Hochdruckpumpe 16 als Funktion der Zeit.
Um den Betriebspunkt mit dem Druck p_Soll zu erreichen, werden während des Einlernmodus zu den Zeitpunkten t_S1, t_S2 und t_S3 Schaltvorgänge mit der Getriebeeinrichtung 14 durchgeführt und die Schaltstufe von einer ersten über eine zweite, eine dritte bis zu einer vierten Schaltstufe gesteigert.
Zum Zeitpunkt t₀ wird in einem Schritt S6 zunächst eine Mindestschaltstufe (niedrigster Gang) der Getriebeeinrichtung 14 eingelegt.
Im Anschluss daran wird in einem Schritt S7 der Luftdruck als Einstellwert des Proportionalventils 42 eingestellt. Vorzugsweise kann dabei der Luftdruck geregelt werden. In einem Schritt S8 wird überprüft, ob der gewünschte Betriebsdruck erreicht ist. Ist dies der Fall, können die Nutzungsparameter der Antriebsleistung, der Schaltstufe und des Luftdrucks in einem Schritt S81 gespeichert und im normalen Betriebsmodus (Schritte S61, S62) wie vorstehend erläutert eingestellt werden.
Ist der Betriebspunkt nicht erreicht, wird in einem Schritt S9 überprüft, ob der maximal mögliche Einstellwert für den Luftdruck bereits erreicht ist. Dies entspricht einer geschlossenen Überströmereinrichtung 38, d.h. bei bestehender Antriebsleistung wird der maximal mögliche Betriebsdruck erreicht.
Ist der maximale Luftdruck noch nicht erreicht, werden die Schritte S7 bis S9 bis zum Erreichen des maximalen Luftdrucks und vollständigen Schließen des Überströmers 38 wiederholt. 4 stellt dies für die erste Schaltstufe für den Zeitraum t₀ bis t₁ dar. Währenddessen wird die Motordrehzahl konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten, d.h. nicht gesteigert.
Erst nach Erreichen des maximalen Luftdrucks und geschlossener Überströmereinrichtung 38 wird in einem nachfolgenden Schritt S10 die Motordrehzahl gesteigert. Vorzugsweise besteht dabei die Möglichkeit, die Motordrehzahl zu regeln.
In einem Schritt S11 wird abermals überprüft, ob der gewünschte Betriebsdruck bereits erreicht ist. Bejahendenfalls wird das Verfahren mit dem Schritt S81 fortgesetzt.
Anderenfalls wird in einem nachfolgenden Schritt S12 überprüft, ob die Vorrichtung 10 von der Leistung betrachtet an ihre Grenzen gelangt ist, d.h. ob die maximal mögliche Motordrehzahl und die höchste Schaltstufe bereits anliegen. Bejahendenfalls ergeht eine diesbezügliche Mitteilung im Schritt S13 an den Benutzer über die Ausgabeeinrichtung 24, und das Verfahren endet bei S14.
Ist demgegenüber die maximal mögliche Motordrehzahl und die größtmögliche Schaltstufe noch nicht erreicht, wird in einem Schritt S15 überprüft, ob ein Schaltvorgang vorzunehmen ist, d.h. ein Schaltpunkt erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Motordrehzahl (Schritte S10 bis S15) solange gesteigert, bis der Schaltpunkt erreicht ist. Dies entspricht der Zeitspanne t₁ bis t₂ in 4.
Der erste Schaltvorgang in der Darstellung von 4 weist eine bereits angesprochene Besonderheit auf, auf die im Folgenden eingegangen wird. Es kann festgestellt werden, dass der Betriebsdruck zur Austragseinrichtung 18 vor dem vorzunehmenden Schaltvorgang bei t_S1 und nach Vornahme des Schaltvorgangs bei t_S1 innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstimmen. Aus diesem Grund steuert die Steuereinrichtung 20 in diesem besonderen Fall die Getriebeeinrichtung 14 an, den Schaltvorgang vorzunehmen. Die Ventileinrichtung 40 wird in diesem Fall nicht beaufschlagt, und die Überströmereinrichtung 38 bleibt geschlossen. Das Anfahren des Betriebspunktes BP wird dadurch beschleunigt. Angesichts der innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstimmenden Betriebsdrücke ist an der Austragseinrichtung 18 keine übermäßige Schwankung zu erwarten, die einem Benutzer das Führen der Austragseinrichtung 18 erschwert.
Zum Schaltzeitpunkt t_S1 wird die Getriebeeinrichtung 14 in die zweite Schaltstufe geschaltet und die Antriebsleistung auf die Mindestdrehzahl des Motors 34 abgesenkt.
Nachfolgend wird auf der zweiten Schaltstufe überprüft, ob der gewünschte Betriebspunkt bei dem bereits maximal anliegenden Luftdruck, d.h. dem Einstellwert der Ventileinrichtung 40, bereits erreicht ist. Dies entspricht dem Zeitraum t_S1 bis t₃ in 4.
Da dies nicht der Fall ist, wird nachfolgend gemäß den Schritten S10 bis S15, bei erhöhter Schaltstufe, die Motordrehzahl zur Steigerung der Antriebsleistung erhöht (Zeitraum t₃ bis t₄).
Von der zuletzt erwähnten Besonderheit beim Gangwechsel abgesehen weist die Vorrichtung 10 den Vorteil auf, dass beim Gangwechsel Druckschwankungen an der Antriebseinrichtung 12 weitgehend vermieden werden können, indem die Ventileinrichtung 40 abhängig vom vorzunehmenden Schaltvorgang zum wahlweisen Öffnen der Überströmereinrichtung 38 und Freigabe der Fluidleitung beaufschlagt wird.
Dies erfolgt zunächst im Schritt S16, bei dem die Überströmereinrichtung 38 durch Absenken des Luftdruckes geöffnet wird. Der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 16 wird verringert. Eine diesbezügliche Feststellung kann anhand des vom Drucksensor 46 gemessenen Betriebsdrucks festgestellt werden (Schritt S17). Wird ein Absenken des Betriebsdrucks festgestellt, nachdem die Überströmereinrichtung 38 geöffnet wurde (nach t₅ in 4), wird bei t_S2 der Schaltvorgang ausgelöst, indem die Steuereinrichtung im Schritt S18 einen Gangwechsel anfordert.
Zum Schaltzeitpunkt t_S2 wird die Getriebeeinrichtung 14 in die dritte Schaltstufe geschaltet und die Antriebsleistung auf die Mindestdrehzahl des Motors 34 abgesenkt.
Optional kann der Schaltvorgang, wie mittels einer gestrichelten Linie 52 in 3 dargestellt ist, unter Ausnutzung eines Drehmomentwandlers der Getriebeeinrichtung 14 durchgeführt werden. Wird der Drehmomentwandler eingesetzt, wird dieser in einem Schritt S181 geöffnet, in einem Schritt S182 erfolgt eine Drehzahlanpassung, in einem Schritt S183 wird geprüft, ob der Gangwechsel bereits beendet ist und bejahendenfalls wird in einem Schritt S184 der Drehmomentwandler wieder geschlossen.
Nach dem Schaltvorgang in Schritt S18, nunmehr in der dritten Schaltstufe der Getriebeeinrichtung 14, gemäß den bereits vorstehend erläuterten Schritten S7 bis S15 überprüft, ob der Betriebspunkt BP bereits erreicht wurde. Dabei wird zwischen t_S2 und t₆ zunächst gemäß den Schritten S6 bis S9 die Überströmereinrichtung 38 durch Steigerung des Luftdrucks geschlossen und der Betriebsdruck gesteigert. Nachfolgend wird von t₆ bis t₇ die Motordrehzahl gemäß den Schritten S10 bis S15 gesteigert. Wird festgestellt, dass ein Schaltpunkt erreicht wird, wird die Überströmereinrichtung 38 durch Absenken des Luftdruckes von t₇ bis t₈ geöffnet und überprüft, ob der Betriebsdruck absinkt. Anschließend erfolgt der weitere Schaltvorgang bei t_S3 im Schritt S18.
Zum Schaltzeitpunkt t_S3 wird die Getriebeeinrichtung 14 in die vierte Schaltstufe geschaltet und die Antriebsleistung auf die Mindestdrehzahl des Motors 34 abgesenkt.
Im Anschluss daran wird das Verfahren durch Steigerung des Luftdrucks nach t_S3 und abermaligem Schließen der Überströmereinrichtung 38 fortgesetzt, bis zum Zeitpunkt t_X der gewünschte Druck p_Soll erreicht ist.
Im vorliegenden Beispiel ist der Betriebspunkt BP erreicht, und das Verfahren wird über die Schritte S8 und S81 beendet. Der Einlernmodus ist abgeschlossen. Es kann der Betriebsmodus gemäß den Schritten S61 und S62 in Gang gesetzt werden.
Im Betriebsmodus kann das erneute Ausführen der Regelung des Luftdrucks und der Motordrehzahl entfallen. Insbesondere kann jedoch der Betriebsdruck geregelt werden, wobei die Motordrehzahl und der Luftdruck als Einstellwert für die Ventileinrichtung 40 die Stellgrößen darstellen.
Bezugszeichenliste

10: Hochdruckpumpvorrichtung
12: Antriebseinrichtung
14: Getriebeeinrichtung
16: Hochdruckpumpe
18: Austragseinrichtung
20: Steuereinrichtung
22: Eingabeeinrichtung
24: Ausgabeeinrichtung
26: Speichereinrichtung
28: Sensoreinrichtung
30: Trageinrichtung
32: Hochdruckleitung
34: Motor
36: Pumpenausgang
38: Überströmereinrichtung
40: Ventileinrichtung
42: Proportionalventil
46: Drucksensor
48: Recheneinheit
50: Bildanzeige
52: Linie gestrichelt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3173161 A1 [0008]

Claims

Hochdruckpumpvorrichtung zum Bereitstellen einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit, umfassend eine Eingabeeinrichtung (22) zum Vorgeben eines Betriebspunktes mit mindestens einem Betriebsparameter durch einen Benutzer, eine Antriebseinrichtung (12), eine Getriebeeinrichtung (14), eine Hochdruckpumpe (16), und mindestens eine an die Hochdruckpumpe (16) angeschlossene oder anschließbare Austragseinrichtung (18), wobei eine Antriebsleistung der Antriebseinrichtung (12) mittels der Getriebeeinrichtung (14) in einer Mehrzahl von Schaltstufen auf die Hochdruckpumpe (16) zum Bereitstellen unterschiedlicher Pumpeneingangsleistungen übertragbar ist, wobei ein Betriebsdruck und ein Volumenstrom der Flüssigkeit abhängig von der Antriebsleistung und der Schaltstufe sind, und der Betriebspunkt anhand der Antriebsleistung und der Schaltstufe vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpvorrichtung (10) eine Ventileinrichtung (40) umfasst, die ausgangsseitig der Hochdruckpumpe (16) angeordnet ist und mit der ein Betriebsdruck der Hochdruckpumpe (16) einstellbar ist, und eine mit der Antriebseinrichtung (12), der Getriebeeinrichtung (14) und der Ventileinrichtung (40) gekoppelte Steuereinrichtung (20), und dass die Ventileinrichtung (40) von der Steuereinrichtung (20) abhängig von einem durchzuführenden Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks ansteuerbar ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als der mindestens eine Betriebsparameter durch den Benutzer ein Betriebsdruck und/oder ein Volumenstrom vorgebbar ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (40) ein Proportionalventil (42) ist oder ein Proportionalventil (42) umfasst.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (40) pneumatisch, hydraulisch, elektrisch und/oder magnetisch betätigbar ausgestaltet ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpvorrichtung (10) eine mit der Steuereinrichtung (20) gekoppelte Sensoreinrichtung (28) umfasst, mit der ein Wert des mindestens einen Betriebsparameters erfassbar ist, und dass die Antriebsleistung, eine Schaltstufe der Getriebeeinrichtung (14) und/oder die Ventileinrichtung (40), insbesondere ein Einstellwert der Ventileinrichtung (40), abhängig von einem Signal der Sensoreinrichtung (28) einstellbar ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (28) einen Drucksensor (46) und/oder einen Volumenstromsensor umfasst.
Hochdruckpumpvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter abhängig vom Signal der Sensoreinrichtung (28) steuerbar und/oder regelbar ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei anstehendem Schaltvorgang eine Veränderung des mindestens einen Betriebsparameters, insbesondere ein Abfall des Betriebsdrucks selbst, überwacht wird, und dass die Steuereinrichtung (20) die Getriebeeinrichtung (14) zum Durchführen des Schaltvorgangs nach Feststellen der Veränderung ansteuert.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Verringerung des Betriebsdrucks die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung (12) konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung (12) bei Vornahme eines Schaltvorgangs auf eine vorgegebene oder vorgebbare Antriebsleistung gesenkt wird.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) bei Einnahme einer Schaltstufe der Getriebeeinrichtung (14) die Ventileinrichtung (40) zur Steigerung des Betriebsdrucks ansteuert, und dass ein Anstieg des mindestens einen Betriebsparameters auf Erreichen des vom Benutzer vorgegebenen Wertes überwacht wird.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) bei Einnahme einer Schaltstufe der Getriebeeinrichtung (14) die Antriebseinrichtung (12) zur Steigerung des Betriebsdrucks ansteuert, und dass ein Anstieg des mindestens einen Betriebsparameters auf Erreichen des vom Benutzer vorgegebenen Wertes überwacht wird.
Hochdruckpumpvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung (12) erst gesteigert wird, wenn die Ventileinrichtung (40) zur Erzielung eines maximalen Betriebsdrucks eingestellt ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) die Ventileinrichtung (40) vor dem Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks nur abhängig von einem Betriebspunkt nach Vornahme des Schaltvorgangs ansteuert, insbesondere wenn der Betriebsdruck vor dem Schaltvorgang und nach Vornahme des Schaltvorganges außerhalb vorgegebener oder vorgebbarer Grenzen liegt.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (16) eine Überströmereinrichtung (38) umfasst und dass die Ventileinrichtung (40) von der Überströmereinrichtung (38) umfasst ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpvorrichtung (16) ein Reservoir umfasst, wobei die Flüssigkeit über die Ventileinrichtung (40) abhängig von einer Ventilstellung dem Reservoir zuführbar ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung über eine Drehzahl eines Motors (34) der Antriebseinrichtung (12) und die Pumpeneingangsleistung über eine Pumpendrehzahl der Hochdruckpumpe (16) vorgebbar ist.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Einlernmodus der Hochdruckpumpvorrichtung (10), wobei der Wert des mindestens einen vorgegebenen Betriebsparameters zur Einnahme des Betriebspunktes einstellbar ist, insbesondere im Hinblick auf einen optimalen Betriebspunkt.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpvorrichtung (10) eine mit der Steuereinrichtung (20) gekoppelte oder von dieser umfasste Speichereinrichtung (26) umfasst, und dass einem Betriebspunkt der Hochdruckpumpvorrichtung (10), insbesondere abhängig vom vorgegebenen mindestens einen Betriebsparameter, zugeordnete Nutzungsparameter speicherbar sind.
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzungsparameter folgendes umfassen: - einen Einstellwert zum Einstellen der Ventileinrichtung (40); - eine Antriebsleistung der Antriebseinrichtung (12), insbesondere eine Motordrehzahl eines Antriebsmotors (34) der Antriebseinrichtung (12); - eine Schaltstufe der Getriebeeinrichtung (14).
Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Betriebsmodus der Hochdruckpumpvorrichtung (10), in dem die Nutzungsparameter dem Betrieb der Hochdruckpumpvorrichtung (10) zugrunde gelegt werden, wobei die Steuereinrichtung (20) die Ventileinrichtung (40), die Antriebseinrichtung (12) und die Getriebeeinrichtung (14) anhand der aus der Speichereinrichtung (26) gelesenen Nutzungsparameter ansteuert.
Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem Verfahren die Ventileinrichtung von der Steuereinrichtung abhängig von einem durchzuführendem Schaltvorgang zur Verringerung des Betriebsdrucks ansteuerbar ist.