DE2047960C2 - Steuereinrichtung einer Konstantdruck-Hydraulikanlage - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Druckspeicher (9,10,14) hinsichtlich ihrer gesagten Füllung nacheinander aufladbar sind,

e) jedem Verbraucher (48,49,50) eine diesen in Abhängigkeit von seiner Belastung mit demjenigen Druckspeicher (9, 10 oder 14) verbindende Umschaltventileinrichtung (30, 31, 32) zugeordnet ist, der einen am wenigsten über dem jeweiligen Verbraucherdruck liegenden Speicherdruck ausweist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Umschaltventileinrichtung (30, 31,32) aus einem Wegeventil (33, 34,35) und einem dem We^.eventP wirkungsmäßig nachgeschalteten StromventH (36, 37, 38) besteht.

3. Steuereinrichtung nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeicher (9,10,14) in Reihenschaltung angeordnet sind derart, daß der in Füllrichtung jeweils folgende Druckspeicher einen höheren Speicherdruck aufweist als der vorhergehende Druckspeicher.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherdruck des vorhergehenden Druckspeichers jeweils als Umschalidruck für den nächstfolgenden Druckspeicher wirksam ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherdruck des letzten Druckspeichers (14) zugleich als Abschaltdruck wirksam ist.

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung einer Konstantdruck-Hydraulikanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Steuereinrichtungen dieser Gattung haben den Zweck, mehrere voneinander unabhängige Verbraucher mit Druckmittel zu versorgen. Wenn die einzelnen Verbraucher unterschiedliche Kapazitäten aufweisen und der Druekmittelbedarf verschieden ist, hat die Tür eine maximale Kapazität ausgelegte Pumpe erhebliche wirtschaftliche Nachteile.

Die Verwendung einer aus der DE-OS 19 44 129 bekannten druckgeregelten oder leistungsgeregelten Pumpe zur Versorgung der Verbraucher bringt keine Vorteile, da ebenfalls erhebliche Energieverluste entstehen, wenn der Druckbedarf einzelner gering belasteter Verbraucher kleiner ist als der vom höher belasteten Verbraucher bestimmte Systemdruck. Zudem ist eine solche Pumpe kompliziert und teuer.

Eine aus der DE-AS 11 49 615 bekannte, gattungsgemäße Steuereinrichtung weist zwischen der Druckmittelpumpe und einem Verbraucher parallel aufladbare Druckspeicher auf. Die Druckspeicher sind über vorgeschaltete Ventile ab einem vorbestimmten Förderleitungsdruck von der Förderleitung abgeschaltet und unterhalb dieses Förderleitungsdruckes mit der Förderleitung verbunden, was beispielsweise für Haltedruckanwendungen vorteilhaft ist. Bei Anwendungen zur Versorgung von voneinander unabhängigen Verbrauchern ist jedoch nachteilig, daß unabhängig von dem jeweils erforderlichen Verbraucherdruck grundsätzlich zuerst der Druckspeicher mit dem höchsten Speicherdruck als Druckmittelquelle beansprucht und entsprechend zu laden ist, so daß die Druckmittelpumpe jeweils maximal belastet und somit in zuvor beschriebener Weise unwirtschaftlich fordert.

Eine weitere, aus der US-PS 3Oi 44 481 bekannte, gattungsgemäße Steuereinrichtung weist eine aus mehreren Druckspeichern gebildete Notbetätigungseinheit auf. Die Druckspeicher und der Verbraucher werden über Rückschlagventile in Abhängigkeit vom Speicherdruck des ersten Speichers parallel versorgt. Bei ausfallender Druckmittelpumpe und absinkendem Verbraucherdruck ist zunächst der erste Druckspeicher über ein Rückschlagventil mit der Verbraucherleitung verbindbar. Bei wiederum absinkendem Verbraucherdruck infolge ausfallender Druckmittelpumpe und entladenen ersten Druckspeichers ist in vorgegebener Reihe der nächste Druckspeicher über eine Ventileinrichtung mit der Verbraucherleitung verbindbar. Dabei ist nachteilig, daß unabhängig von dem jeweils erforderlichen Verbraucherdruck grundsätzlich der erste Druckspeicher als Druckmittelquelle beansprucht und entsprechend zu laden ist, so daß die Druckmittelpumpe jeweils maximal belastet und somit in zuvor beschriebener Weise unwirtschaftlich fördtrt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche bei unterschiedlicher Verbraucherlast eine wirtschaftliche Arbeitsweise der Druckmittelpumpe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in dsn Unteransprüchen aufgezeigt.

so Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen u. a. darin, daß die Steuereinrichtung mehrere den Konstant-Druckbereich in Konstant-Druckstufen unterteilende Druckspeicher mit unterschiedlichen Druckhöhen aufweist, die eingangsseitig von einer Konstantpumpe nacheinander aufladbar sind und ausgangsseitig in einer der jeweiligen Belastung der Verbraucher angenäherten Druckhöhe mit diesen über eine in Abhängigkeit von der Belastung der Verbraucher regelbaren Umschaltventileinrichtung verbindbar sind.

Auf diese Weise ist es möglich, jeden der einzelnen parallelgeschalteten Verbraucher mit dem seinem tat= sächlichen Belastungszustand entsprechenden Druck des betreffenden Druckbehälters zu beaufschlagen, so daß ein Leistungsgewinn erzielt wird, wenn der Druck eines Verbrauchers kleiner ist als der Systemdruck.

Außerdem lassen sich mit dieser Einrichtung bei hohem Verbraucherdruck und großem Volumenbedarf kürzere Ansprechzeiten erreichen. Darüber hinaus kön-

nen maximale Verbrauchermengen kurzzeitig sogar größer sein als die Pumpenfördermenge. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung der Druckspeicher, indem Druckstöße und Druckschwankungen des von der Pumpe abgegebenen Arbeitsmittels ausgeglichen werden.

Zweckmäßigerweise· besteht die Umschaltventileinrichtung aus einem Wegeventil und einem dem Wegeventil wirkungsmäßig nachgeschalteten Stromventil. Auf diese Weise ist in jeder der Druckstufen eine kontinuierliche Regelung und Anpassung der Fördermenge an die jeweilige Belastung der Verbraucher bis zum Umschalten auf die nächsthöhere Druckstufe gewährleistet, so daß eine schlagartige Beaufschlagung der Verbraucher ausgeschlossen ist.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Druckspeicher derart in Reihenschaltung angeordnet sind, daß der in Füllrichtung jeweils folgende Druckspeicher einen höheren Speicherdruck aufweist als der vorhergehende Druckspeicher, wobei der Speicherdruck des vorhergehenden Druckspeichers jeweils als Umschaltdruck für den nächstfolgenden Druckspeicher wirksam ist.

Eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß jeder Verbraucher mit jedem Druckspeicher verbindbar ist, wobei der dem jeweiligen Verbraucherhöchstdruck entsprechende Speicherdruck gleichzeitig als Umschaltdruck für den nächsthöheren Druckspeicher an der Umschaltventileinrichtung wirksam ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die in der Zeichnung dargestellte Figur zeigt eine schematische Ansicht einer Steuereinrichtung einer Konstantdruck-Hydraulikanlage.

Die Konstantdruck-Hydraulikanlage weist eine Konstantpumpe 1 auf, die aus einem Behälter 2 Druckmittel ansaugt und unter Zwischenschaltung eines Druckbegrenzungsventils 3 druckseitig über eine Leitung 4 an ein druckbetätigtes Doppel-Abschaltventil 5 angeschlossen ist. Das Druckbegrenzungsventil 3 verbindet beim Überschreiten eines Höchstdruckes die Leitung 4 mit einer zum Behälter 2 geführten Rücklaufleitung 6. Das Doppel-Abschaltventil 5 istals4/3-Wegeventil ausgebildet und zusätzlich zum Leitungsanschluß 4 mit zwei Füllanschlußleitungen 7 und 8 für zwei Druckspeicher 9, 10 versehen, sowie einer VerHndungsleitung 11 für ein nachgeschaltetes, druckbetätigtes Abschaltventil 12, das seinerseits als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und wiederum mit einer Füllanschlußleitung 13 für einen dritten Druckspeicher 14 verbunden ist. Der dritte Anschluß des Abschaltventils 12 steht mit der Rücklaufleitung 6 in Verbindung. Zur Sicherung des Speicherdruckes sind in die Füllanschlußleitungen 7,8, 13 Rückschlagventile 15,16 und 17 eingebaut. Das Doppel-Abschaltventil 5 und das Abschaltventil 12 sind betätigungsseitig mit Druckleitungen 18,19,20 verbunden, die von den Füllanschlußleitungen 7, 8, 13 abgezweigt sind.

Die den Konstant-Druckbereich des Hydraulikkreises in einzelne Drucks'.ufen unterteilenden Druckspeicher 9, 10, 14 weisen üntefsehiedliehe Speieherdfüeke auf und sind in Reihenschaltung nacheinander auffüllbar, wobei der zuerst aufgefüllte Druckspeicher 9 den niedrigsten Speicherdruck und der zuletzt aufgefüllte Druckspeicher 14 den höchsten Speicherdruck aufweist. Jeder der Druckspeicher 9, 10, 14 ist mit einer Arbeitsanschlußleitung 71, 22, 23 versehen, die ebenfalls Rückschlagventile 24, 25, 26 aufweisen und die jeweils an eine Verteilerleitung 27,28,29 angeschlossen sind. Jede der Verteilerleitungen 27,28,29 führt zu drei voneinander unabhängigen Umschaltveiitileinrichtungen 30, 31, 32, die jeweils aus einem druckbetätigten 4/3-Wegeventil 33, 34, 35 und einem druckbetätigten Stromventil 36,37,38 bestehen, die über Leitungen 39, 40,41 miteinander verbunden sind. Jede Umschaltventileinrichtur.g 30,31,32 ist über Leitungen 42,43,44 an ein Steuerventil 45,46,47 angeschlossen, die drei voneinander unabhängigen Verbrauchern 48, 49, 50 zugeordnet sind zum Betreiben nicht dargestellter Arbeitsgeräte. Die Wegeventile 33 bis 35 sowie die Stromventile 36 bis 38 sind darüber hinaus betätigungsseitig an Druckleitungen 51,52,53 angeschlossen, die in der Arbeitsstellung der Steuerventile 45 bis 47 mit den Leitungen 42 bis 44 und in der Neutralstellung der Steuerventile 45 bis 47 mit der Rücklaufleitung 6 verbindbar sind.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Um die Betriebsbereitschaft der Steuereinrichtung herzustellen, saugt die K. nstantpumpe ein nahezu konstantes Verdrangungsvoluc;en aus dem Behälter 2 an, das über die Leitung 4 und das in der ersten Schallstellung dargestellte Doppel-AbschaJtventil 5 in den Druckspeicher 9 der unteren Druckstufe geförder*. wird. Beim Erreichen des vorgesehenen Speicherdruckes dieser Druckstufe wird das Doppel-Abschaltventil 5 von diesem Speicherdruck über die Druckleitung 18 in die zweite Schaltstellung bewegt, so daß nunmehr der Druckspeicher 10 der mittleren Druckstufe über die Füllanschlußleitung 8 mit einem höheren Speicherdruck aufgefüllt wird. Ist dieser vorgesehene Speicherdruck erreicht, so steht er ebenfalls in der Druckleitung 19 an und bewirkt die Umschaltung des Doppel-Abschaitventils 5 in die dritte Schaltstellung, in der die Konstanipumpe 1 über die Verbindungsleitung 11 und das Abschaltventil 12 in dem Druckspeicher 14 einen Speicherdruck aufbaut, der wiederum höher ist als in den vorgeschalteten Druu&speiehern 9,10. Ist dieser Druck erreicht, so beaufschlagt er das Abschaltventil 12 über die Druckleitung 20, womit dieses umschaltet und die Verbindungsleitung 11 bzw. die Förderleitung 4 mit der RUcklaufleitung 6 verbindet. Damit sind alle drei Druckspeicher 9,10,14 betriebsbereit.

Bei der Betätigung der Steuerventile 45,46,47 werden die Verbraucher 48, 49, 50 in der einen oder anderen Richtung beaufschlagt. Es sei angenommen, daß alle drei Verbraucher 48 bis 50 unterschiedlich belastet werden. Bei beispielsweise geringer Belastung des Verbrauchers 48 befindet sich die UmschaltventileinrichtungSO in der gezeigten Stellung, in welcher der Verbraucher 48 Druckmittel aus der Verteilerleitung 27 des ersten D-uckjpeichers 9 erhält, wobei innerhalb des Druckbereiches dieses Speichers 9 in Abhängigkeit vom tatsächlichen Verbraucheruruck kontinuierliche Feinregelung des Druckes über das Stromventil 36 erfolgt. Das Slromventil 36 wird dabei vom jeweiligen Verbraucherdruck betätigt und die Strömungsmenge mehr oder weniger

so gedrosselt. Die Drosselung ist umso stärker je geringer der Verbraucher 48 belastet wird bzw. je geringer der Arbeitsdruck dieses Verbrauchers im Verhältnis zu den Arbeitsdrücken der anderen im selben uruckbereich eines Druckspeichers betätigten Verbraucher ist. Diese Stromteilungs- bzw. Strombegrenzungsfunktion gilt für alle Stromventile 36,37,38. Auf die gleiche Weise erhalten auch die Verbraucher 49 und 50 zunächst beim Betrieb Druckmittel aus der Verteilerleitung 27. Beim

Erreichen des Enddruckes des Druckspeichers 9 schaltet dieser Druck, der zugleich das Stromventil 37 voll geöffnet hat, das Wegeventil 34 um auf den Anschluß der Verteilerleitung 28 fiir den zweiten Druckspeicher 10, dessen höherer Druck zunächst wieder je nach der Belastung des Verbrauchers 49 eine mehr oder weniger starke Drosselung des Stromventils 37 über die Druckleitung 52 bewirkt.

Der im angenommenen Betriebsfall noch höher belastete Verbraucher 50 bewirkt eine Betätigung der Umschaltventileinrichtung 32 derart, daß der im Verbraucher 50 wirksame Enddruck des Druckspeichers 10 über die Druckleitung 53 das Wegeventil 35 in eine Schaltstellung bewegt, in welcher der mit dem höchsten Druck des Systems aufgeladene Druckspeicher 14 über

die Verteilerleiiung29 mit dem Verbraucher 50 verbunden wird.

Da der Systemdruck in mehrere Druckstufen unterteilt ist, ist eine bessere Anpassung an die tatsächliche Belastung der einzelnen Verbraucher 48 bis 50 gewährleistet, wobei nur relativ geringe Drosselverlusle auftreten. Die Aufteilung und Anzahl der Druckstufen bzw. Druckspeicher kann abweichend vom Ausführungsbeispiel beliebig gewählt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, die Druckmittelbetätigung der Umschaltventileinrichtung 30 bis 32 sowie des Doppcl-Abschaltvcntils S und des Abschaltventils 12 durch elektrische oder elektronische Mittel zu ersetzen oder zu kombinieren, beispielsweise bei fernbedienten Anlagen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung einer Konstantdruck-Hydraulikanlage zum Betrieb eines oder mehrerer parallelgiäschalteter Verbraucher mit unterschiedlichem Druckmiltelbedarf, insbesondere für Bau- und Erdbewegungsmaschinen, wobei:

a) melirere Druckspeicher angeordnet sind, welche den Konstantdruckbereich in Konstantdruckstufen unterschiedlicher Druckhöhen aufteilen,

b) die Druckspeicher eingangsseitig von einer Konstantpumpe aufladbar sind,

c) die Druckspeicher ausgangsseitig über ein Steuerventil mit den Verbrauchern verbindbar sind,