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Druckmittelkreislauf mit zwei Druckmittelerzeugern Die Erfindung betrifft
einen Druckmittelkreislauf mit zwei Druckmittelerzeugern, die über eine gemeinsame
Leitung zu einem Verbraucher fördern,, mit einem von beiden Druckerzeugern gegen
die Wirkung einer Feder beaufschlagten Steuerkolben, der druckabhängig einen der
beiden Druckmittelerzeuger vom Drucksystem abschaltet.
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Solche Druckmittelkreisläufe werden z. B. bei Werkzeugmaschinen oder
Pressen angewandt, bei denen der Arbeitskolben für eine langhubige Eilbewegung einen
größeren Förderstrom benötigt, während der eigentliche Arbeitsvorgang, z. B. das
Pressen, lediglich einen hohen Druck bei sehr kleinen Hubstrecken erfordert. Die
beiden Druckerzeuger, z. B. zwei Ölpumpen, werden für diese Fälle gewöhnlich so
ausgelegt, daß die eine Pumpe bei kleinem Druck einen großen Förderstrom liefert,
während die andere Pumpe als Hochdruckpumpe mit kleiner Förderleistung wirkt. Für
die Erzeugung des großen Eilhubes werden dabei beide Pumpen parallel geschaltet.
Nach Erreichen der Endstellung des Arbeitskolbens erfolgt ein Druckanstieg, bei
dem die Pumpe, die bei kleinem Druck einen hohen Förderstrom liefert, abgeschaltet,
d. h. in drucklosen Umlauf geschaltet wird. Da bei diesen Einrichtungen der Steuerkolben
unmittelbar durch eine Druckfeder belastet wird, hängt die Größe der Druckdifferenz,
innerhalb deren das Abschalten erfolgt, und damit der Wirkungsgrad des Systems weitgehend
von der Federcharakteristik dieser Druckfeder ab. Da man aber häufig gezwungen ist,
zur Erzielung kleiner Baulängen der Ventile Federn mit steiler Charakteristik zu
wählen, hat dies dann zur Folge, daß die Abschaltdruckdifferenz sehr groß wird.
Andererseits neigen Ventile mit einer kleinen Abschaltdruckdifferenz und entsprechend
großer Baulänge der Ventile, die sich aus der Verwendung von Federn mit flacher
Federcharakteristik ergibt, sehr stark zum Flattern.
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Nach der Erfindung kann diesen Schwierigkeiten dadurch begegnet werden,
daß die Druckminderung in der Verbindungsleitung zwischen Verbraucher- und Steuerkolben
dadurch bewirkt wird, daß der Steuerkolben vom Verbraucher her in Richtung der Feder
unter Zwischenschaltung einer Konstantblende in Verbindung mit einer an sich bekannten
Druckwaage beaufschlagt wird und der mit der Druckwaage verbundene Zylinderraum
für die Gegenbeaufschlagung des Steuerkolbens mit einem einstellbaren Druckregelventil
verbunden ist. Die Konstantblende kann dabei, wie die Erfindung weiter vorsieht,
im Kolben der Druckwaage angeordnet werden. Es läßt sich auf diese Weise bei Verwendung
einer Feder mit steiler Federcharakteristik und der damit möglichen Erzielung kleiner
Baulängen der Vorteil der Verwendung von Federn mit flacher Federcharakteristik
erzielen, ohne daß dabei die Flattergefahr auftritt.
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An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung erläutert. Diese gibt in F i g.1 den Druckmittelkreislauf in schematischer
Darstellung und in F i g. 2 die besondere Ausbildung des Differenzdruckventils,
ebenfalls in schematischer Darstellung, wieder.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die Niederdruckpumpe 8 mit der Hochdruckpumpe
9 parallel geschaltet. Beide Pumpen speisen über eine Leitung den mit 11 bezeichneten
Verbraucher. Der Steuerkolben 13 weist bei dieser Anordnung zwei separate Beaufschlagungsflächen
für jede der von den beiden Pumpen 8 und 9 erzeugten Druckmitteldrücke auf. Das
Druckmittel tritt dabei in die Zylinderräume 12 bzw. 26 ein. Die Leitung
28 zwischen dem Zylinderraum 26 und der Niederdruckpumpe 8 ist in bekannter
Weise mit dem Drucksystem des Verbrauchers 11 über ein Rückschlagventil 10 verbunden.
Auf der anderen Seite des Steuerkolbens 13 ist im Zylinderraum 19 die Feder 20 angeordnet.
In diesen Raum mündet auch die vom Verbraucher kommende Leitung 17 mit der Drossel
16 und der Druckwaage 14, 15, 18, 30. Der Zylinderraum 19 ist ferner mit einem durch
die Feder 22 einstellbaren Druckregelventil 21 verbunden. Die Abflußleitung 23 für
dieses Ventil führt in den Tank 24, in den auch die Leitung 27 mündet,
die benutzt wird, wenn die Pumpe 8 durch den Steuerkolben 13 auf drucklosen Umlauf
geschaltet
wird. Hinter der Hochdruckpumpe 9 ist noch ein überdruckventil
25 vorgesehen.
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Beim gemeinsamen Arbeiten
der Pumpen 8 und 9 steigt der Druck im System zum Verbraucher 11 hin so lange an,
bis der am Druckregelventil 21 eingestellte Druck erreicht ist. Der gleiche Druck
herrscht dann auch im Zylinderraum 18 der Druckwaage -und im Zylinderraum 19 oberhalb
des Steuerkolbens 13. Bei einem weiteren Anstieg des Druckes läuft das Druckmittel
über das Ventil 21 und die Leitung 23 in den Tank 24 ab. Dabei entsteht zwischen
den Zylinderräumen 12 und 19 eine Druckdifferenz, die bewirkt, daß sich der Steuerkolben
13 gegen die Feder 20 bewegt und über den Zylinderraum 26 eine Verbindung zwischen
der Niederdruckpumpe 8 und der Ablaufleitung 27 zum Tank 24 herstellt. Infolgedessen
geht der Druck in der Leitung 28 auf Null zurück, und das Rückschlagventil trennt
die Niederdruckpumpe vom Drucksystem des Verbrauchers. Die Niederdruckpumpe ist
damit auf drucklosen Umlauf geschaltet. An der Bohrung der Drossel 16 entsteht ein
Druckgefälle, das zur Folge hat, daß das Druckmittel vom Zylinderraum 15 aus den
DifEerenzdruckkolben 14 gegen die Feder 18 drückt und dabei die von der Drossel
16 herkommende Leitung 17 von der Weiterverbindungsleitung zum Zylinderraum 19 trennt.
Diese Trennung wird erst wieder aufgehoben, wenn der Druck im Verbrauchersystem
so weit ansteigt, daß er in der Lage ist, den Differenzdruckkolben 14 trotz der
durch die Drossel 16 bewirkten Druckminderung wieder zurückzuschieben. Dieses
Spiel des Differenzdruckkolbens wiederholt sich ständig in bestimmten Abständen,
deren Größe durch die Größe der Bohrung der Drossel und den an der Drosselblende
herrschenden Druck beeinflußt wird. Das Spiel hat zur Folge, daß nur sehr kleine
dosierte Mengen des Druckmittels über das Druckregelventi121, 22 und die Leitung
23 zum Tank 24 abfließen können, während bei der bekannten Verwendung nur einer
Drossel ein ununterbrochener Abfluß des Druckmittels stattfindet. Die Niederdruckpumpe
8 wird, wie erkennbar, automatisch wieder in das System eingeschaltet, wenn der
Druck im Verbrauchersystem den eingestellten Wert unterschreitet.
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Die Druckwaage nach F i g. 2 ist so ausgebildet, daß die Bohrung 29
der Drossel 16 in den Differenzdruckkolben 14 gelegt ist. Es bedarf bei dieser Aus-Bildungsart
des Ventils nur einer Zuleitung vom Verbraucher 11 her in den Zylinderraum 15 und
einer Ableitung auf der anderen Seite des Differenzdruckkolbens 14 zum Raum 19.
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Wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, kann bei Anwendung der Erfindung
unter erheblicher Einsparung an Leistung und Heraufsetzung des Wirkungsgrades eine
sehr kleine Hochdruckpumpe verwendet werden. Die Leistungseinsparung hat eine geringere
Erwärmung des Druckmittels zur Folge. Die Druckwaage arbeitet auch unter ungünstigen
Betriebsbedingungen flatterfrei, und die Abschaltgenauigkeit kann unabhängig von
dem Druck des Systems 1 atü unterschreiten. Diese Vorteile wiegen auch die Tatsache
auf, daß durch das sich ständig wiederholende Spiel des Differenzdruckkolbens eine
geringe Ölmenge aus dem Gesamtölumlauf abgezweigt wird, um diese druckabhängige
hydraulische Servosteuerung zu betreiben. Die hierzu erforderliche Ölmenge bleibt
darüber hinaus, über die Gesamtbetriebszeit gesehen, praktisch konstant.