DE2208172B2 - Vorrichtung zur Dampfung des belastungsbedingten Druckanstiegs bei hydrostatischen Antneben - Google Patents

Description

Moment, in dem diese auf die Betonsäulen treffen und sie zu beschleunigen beginnen, sehr verschieden ausfällt, je nachdem, wie der Beton zusammengesetzt ist und wie schnell die Pumpe läuft.

Zur Vermeidung dieser Beschleunigungsspitzen, die oft 200".'» des Förderdrucks überschreiten, kann man auch die bekannte Druckkompensation nicht anwenden. Das Druckniveau bei der Betonförderung wechselt nämlich ständig, weil die Konsistenz des Betons und die Länge der Förderleitung variieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anstiegsgeschwindigkeit des Druckes zu begrenzen, wann immer und in welcher Höhe der Druckanstieg auch auftritt, und zwar insbesondere bei konstanter Drehzahl der Pumpe bzw. des Ölmotors bzw. bei gleichförmiger Geschwindigkeit der Förderzylinder.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein neuer Weg unter Ausnutzung einer bisher als nachteilig empfundenen Erscheinung beschritten. Bei den meisten Hydrostatikpumpen, insbesondere jedoch bei Axialkolbenpumpen mit Schwenkbcheibenregelung, tritt nämlich bei Druckanstieg ein erhöhter Leckölaustritt auf. Dieser erklärt sich im wesentlichen aus den veränderlichen Spaltbreiten, mit welchen die Steu·. rscheiben dieser Pumpen ohne und mit Druck gegeneinanderlaufen. Dies führt bei geschlossenen Kreisläufen dazu, daß bei plötzlichem Druckanstieg die Fördermenge der Speisepumpe oft nicht ausreicht. Als Folge davon bricht die Vorspannung des Öls auf der Niederdruckseite zusammen, was zu lästigen und schädlichen Kavitationserscheinungen führt. Sobald das hohe Druckniveau erreicht ist, nimmt der Leckölaustritt wieder normale Werte an.

Da bei den meisten Hydraulikpumpen in modernen Antrieben die Fördermenge nicht mehr mechanisch, sondern über hydraulische Stellzylinder geregelt wird, z. B. ausgehend von der Drehzahl des Antriebsmotors, wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, diese so auszubilden, daß ein Servo-Druckölraum des Stellzylinders von der Servo-Druckquelle in Richtung maximale Fördermenge beaufschlagt ist und mit der Niederdruckleitung des Arbeitskreislaufs über ein in Richtung Niederdruckleitung öffnendes Rückschlagventil verbunden ist.

Durch dieses Rückschlagventil fließt bei Druckabfall auf der Niederdruckseite infolge erhöhten Leckölverbrauchs Drucköl aus dem Stellzylinder zur Niederdruckseite der Pumpe, wodurch verhindert wird, daß öl in entgegengesetzter Richtung fließ*. Als Folge hiervon wird vorübergehend die Ausschwenkung der Pumpe und damit die Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Druckleitung vermindert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten, in Weiterbildung der Erfindung getroffenen Maßnahmen wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß die Trägheit des Servo-Mechanismus ausgeglichen und damit die Rückstellung der Ausschwenkung der Pumpe rascher erfolgt, daß die Nachspeisung von öl in die Niederdruckleitung rascher bewirkt wird, daß unter gewissen Bedingungen auf die an die Pumpe angeflanschte Speisepumpe oder auch auf die äußere Hilfspumpe verzichtet werden kann.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbcispiele der erfindungsgemä'ßen Vorrichtung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung mit innerer Servoverstellung der Schwenkscheibe einer Axialkolbenpumpe und einer Hilfspumpe (Servodruckquelle),

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Vorrichtung ohne Hilfspumpe fServodruckquelle).

In die jeweilige Niederdruckleitung des Arbeitskreislaufes der Pumpe 1 wird von der durch das Fülldruck-Sicherheitsventil 6 abgesicherte.! Speisepumpe 5 über das Rückschlagventil 7 Öl gefördert. Der Einfachheit halber ist der Kreislauf nur für eine in einer Richtung fördernde, nicht umkehrbrire Pumpe dargestellt. Die Speisepumpe S förden Öl ebenfalls zu dem Scrvo-Vorsieuerventil 10, über das der Kolben des inneren Hauptstellzylinders 8 ausgelenkt wird. Die Kolbenstange ist über eine starre mechanische Verbindung 9 mit dem Stellorgan der Schwenkscheibe der Pumpe 1 verbunden. Zwischen der Kolbenstange des Hauptstellzylinders 8 und dem Servo-Vorsleuerventil 10 ist eine mechanische Rückführung 20 vorgesehen. Sobald die Welle 4 die Pumpe 1 antreibt, >/ird diese auf die gewünschte Fördermenge geschalte', wenn der Stellhebel 12 des Servo-Vorsteuerventils 10 aus seiner Nullage verschwenkt wird. Dies erfolgt unter der Einwirkung des äußeren Stellzylinders 13, dessen Kolben mittels einer Rückstellfeder 17 in seiner Nullage gehalten wird. Der erforderliche Stelldruck wird von einer Servo-Druckquelle 14 erzeugt, die in der Regel von demselben Motor wie die Pumpe 1 und damit drehzahlproportional zur Pumpe 1 angetrieben wird und die gegen eine Drossel 15 fördert.

Bei einer bestimmten Einstellung der Drossel 15 steigt der im Stellzylinder 13 wirksame Steueröldruck etwa proportional zur Drehzahl des Antriebsmotors. Bei einer bestimmten Drehzahl wird die Vorspannkraft der Rückstellfeder 17 überwunden und der Kolben des Stellzylinders 13 ausgelenkt und damit über den von dem Stellhebel 12 beeinflußten Servo-Mechanismus die Pumpe 1 auf Förderung geschaltet. Die Servo-Druckquelle 14 erzeugt einen maximalen Öldruck, der, begrenzt durch die Drossel 15 und gegebenenfalls ein weiteres Überdruckventil, vorzugsweise knapp unter dem in der Leitung 3 herrschenden Niederdruck liegt.

Tritt nun auch bei konstanter Drehzahl ein Betriebszustand für die Hauptpumpe 1 auf, der zu einem schnellen, mehr oder weniger starken Druckanstieg in der Hochdruckleitung 2 führt, so hat dies erhöhten Leckölaustritt aus dem geschlossenen Arbeitskreis in das zum Tank entlastete Pumpengehäuse zur Folge, der bei normaler Dimensionierung der Speisepumpe 5 von dieser nicht mehr gedeckt werden kann. Die Folge hiervon wäre ein Druckabfall in der Niedei druckleitung 3 und damit die Gefahr des Auftretens von Kavitationserscheinungen. Dies wird jedoch durch das Rückschlagventil 16 verhindert, durch das Drucköl von der Servo-Druckquelle 14 bzw. dem Steuerraum des Stellzylinders 13 in die Niederdruckleitung 3 fließt. Bei einer in ihrer Fördermenge auf die entsprechenden Betriebsbedingungen abgestimmten Servo-Druckquelle 14 wird demzufolge die Rückstellfeder 17 den Kolben im Stellzylinder 13 mchi oder weniger weit verschieben. Auf diese Weise wird die Fördermenge der Hauptpumpe 1 über den Stellhebel 12 und den Servo-Mechanismus vorübergehend verringert, und zwar so lange, wie der infolge des Druckanstiegs erhöhte und die Fördermenge der Speisepumpe 5 und der Servo-Druckquelle 14 überschreitende Leckölverbrauch andauert.

Durch dieses Zusammenwirken wird nicht nur der erhöhte Leckölverbrauch der Pumpe gedeckt, sondern auch gleichzeitig infolge Zurücknahme des Anstellwinkels der Schwenkscheibe der Druckanstieg durch verringerte Fördermenge begrenzt. Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs kann auf einfache Weise dadurch geregelt werden, daß die Fördermengen der Speisepumpe 5 und der als Servo-Druckquelle dienenden Hilfspumpe 14 aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise kann die Speisepumpe 5 von einer bestimmten Drehzahl an eine konstante Fördermenge aufweisen. Die Pumpe 1 arbeitet dann bei höherer Drehzahl und höherer Druckbelastung im Druckanstieg zunehmend weicher.

Bei Druckabfall in der Niederdruckleitung 3 wird in diese nicht nur öl aus dem äußeren Stellzylinder 13, sondern auch aus dem inneren Stellzylinder 8 über das Rückschlagventil 18 eingespeist.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem keine Servo-Druckquelle vorgesehen ist, steht das Gehäuse des Stellzylinders 13 mit einer mechanischen Stellvorrichtung in fester Verbindung. Der Stellzylinder 13 dient hierbei als Zwischenglied in der mechanischen Verstellung. Die Bodenseite des Stellzylinders 13 ist über eine Regulierdrossel und ein Rückschlagventil 11 ständig mit der Servo-Steuerdruckseite der Speisepumpe S verbunden.

Wird die Pumpe mechanisch auf Förderung geschaltet und tritt während des Laufs ein plötzlicher Druckanstieg auf, so kann sich der Stellzylinder 13 über das Rückschlagventil 16 in die Niederdruckleitung 3 vorübergehend entladen. Der Zylinderraum des Stellzylinders 13 wird dann mehr oder weniger schnell von der Speisepumpe 5 aufgeladen. Die Folge ist ein vorübergehendes Zurückschwenken des Stellhebels 12, d. h. eine Zurücknahme der Fördergeschwindigkeit der Pumpe 1 mit anschließendem

ίο Wiederausschwenken des Stellhebels, nachdem der Druckanstieg in der Hochdruckleitung 2 langsam vollzogen wurde.

Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs wird in bekannter Weise bei allen servogesteuerten Pumpen durch eine Zulaufdrossel vor dem Servo-Vorsteuerventil 10 begrenzt, das auch regulierbar ausgebildet sein kann. Eine solche Einrichtung kann auch bei in Betrieb befindlichen Antrieben dieser Art als Nachrüsteinheit auf einfache Weise eingebaut werden.

ao Eine analoge Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich auch dann, wenn man den Öldruck der Servo-Druckquelle 14 direkt auf die Bodenseite des Hauptstellzylinders 8 wirken läßt und auf den Stellzylinder 13 und das Servo-Vorsteuerventil 10 verzichtet. Als Nachteil muß hierbei jedoch in Kauf genommen werden, daß das lastabhängige Rückstellmoment der Pumpe 1 den Stellweg des Hauptstellzylinders 8 zusätzlich beeinflußt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Bei solchen Getrieben (z. B. französische Patent-Patentansprüche: schrift 1590 694) wird der ölstrom einer Speisepumpe in der Regel über Rückschlagventile auf die

1. Vorrichtung zur Dämpfung des belastungs- jeweilige Niederdruckseite der Hauptpumpe eingebedingten Druckanstiegs bei hydrostatischen Ge- 5 speist. Eine weitere, sogenannte Meßpumpe, deren trieben, insbesondere zum Antrieb einer Beton- Fördermenge der Drehzahl direkt proportional ist, pumpe, mit vorgespanntem, geschlossenem Ar- fördert hierbei gegen eine Drossel. Der sich an der bjitskreislauf, insbesondere bei Verwendung von Drossel aufbauende Staudruck ist \/iederum der Axialpumpen mit Schwenkscheibenregelung" wo- Drehzahl proportional und beaufschlagt einen federbei die Übersetzungscinstelliing des Getriebes io bela?ieien Verstellkolben. Dessen Kolbenstange steht mittels eines Stellzylinders vorgenommen wird, mit dem Hebel für die Fördermengenregelung des der von einer Servodruckquelle mit Druck ver- Servoreglers der Hauptpumpe in Verbindung. Auf sorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, diese Weise wird mit zunehmender Antriebsdrehzahl daß ein Servodruckölraum des Stellzylinders (13> die Fördermenge selbsttätig gesteigert und damit die von der Servodruckquelle (14) in Richtung maxi- 15 Auslenkung der Schwenkscheibe der Hauptpumpe male Fördermenge beaufschlagt ist und mit der vergrößert.

Niederdruckleitung (3) des Arbeitskreislaufs (2,3) Unabhängig von der Fördermengt kann jedoch

über ein in Richtung Niederdruckleiiung (3) — auch bei konstanter Drehzahl — infolge einer

öffnende; Rückschlagventil (16) verbunden ist. plötzlichen Laststeigerung der Förderdruck der

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit vorge- 20 Hauptpumpe plötzlich ansteigen. Dies hat innerhalb steuerter innerer hydraulischer Servoverstellung der Pumpe einen erhöhten Leckölaustritt zur Folge, der Übersetzung, dadurch gekennzeichnet, daß den die Speisepumpe kurzzeitig nicht mehr zu erdas Servovorsteuerventil (10) über einen an einem setzen vermag. Dies führt zu Kavitationserscheinunäußeren Stellzylinder (13) angelenkten äußeren gen auf der Niederdruckseite, die häufig eine Zer-Stellhebel (12) betätigbar ist und ein innerer 25 störung der Pumpe zur Folge haben.
Hauptstellzylinder (8) ebenfalls über ein weiteres Man hat diesem Mangel durch Einbau eines im gleichen Sinne öffnendes Rückschlagventil (18) Hydrospeichers in die Druckleitung der Speisepumpe mit der Niederdruckleitung (3) verbunden ist. abzuhelfen versucht. Der Einbau und auch die War-

3. Vo-richtung nach den Ansprüchen 1 und 2, tung eines solchen Speichers verursacht jedoch nicht dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder 30 nur verhältnismäßig hohe Kosten, sie sind infolge (13) eine Feder (J 7) auf-veist, deren Rückstell- der notwendigen hohen Entleergeschwindigkeit auch kraft einem Druck entspricht, der nur wenig ge- einem verhältnismäßig hohen Verschleiß ausgesetzt, ringer als der in der Nieo-ardruckleitung (3) der Aus diesen Gründen konnten Getriebe dieser Art Pumpe (1) herrschende Druck ist. überall dort nicht befriedigen, wo, auch bei gleich-

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, 35 bleibender ölgeschwindigkeit, häufige Lastwechsel dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Stell- auftreten. Erfolgt der Lastwechsel mit hoher Druckzylinder (13) als auch über das Rückschlagventil anstiegsgeschwindigkeit, so hu dies bei solchen Ge-(16) die Niederdruckleitung (3) und das Servo- trieben noch weitere nachteilige Folgen,
vorsteuerventil (10) von einer äußeren als Servo- Dies gilt insbesondere für ölhydraulische Betondruckquelle dienenden Hilfspumpe (14) gespeist 40 pumpen, welche nach dem Rotor- oder nach dem werden. Kolbenverdränger-Prinzip arbeiten. Bei diesen muß

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- nach jedem Hubwechsel bzw. nach jedmaligem Einkennzeichnet, daß die vom Servovorsteuerventil greifen der Verdrängerrolle die beim Hubwechsel

(10) gesteuerte Servodruckleitung über ein Rück- kurzzeitig ruhende Betonsäule in der Förderleitung schlagventil (11) mit der Hilfspumpe (14) ver- 45 wieder beschleunigt werden. Dieser Vorgang wiederbunden ist. holt sich jeweils alle 2 bis 4 Sekunden. Dabei ist die

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Drehbewegung des Ölmotors bzw. die Geschwindigkennzeichnet, daß der Stellzylinder (13) mit einer keit der Kolbenstangen der Förderzylinder, d. h. aiso mechanischen Stellvorrichtung U-.-1 verbunden ist die ölgeschwindigkeit, in der Regel gleichförmig, und die Bodenseite des Verstellzylinders (13) über 50 weil der Ölstrom von einer Verdrängerpumpe erzeugt eine Regulierdrossel und ein Rückschlagventil wird.

(11) mit der Servo-Steuerdruckseite einer Speise- Die für das Wiederbeschleunigen der Betonsäule pumpe (5) verbunden ist. notwendige große Kraft führt einerseits zu einem

kurzzeitigen hohen Druckanstieg auf der Hochdruck-55 seite des Antriebs, wobei die Druckspitzen mitunter

so hoch sind, daß das Überdruckventil anspricht und

sich eine Hitzeentwicklung bemerkbar macht. Andererseits erzeugt die plötzlich beschleunigte Betonsäule

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung unangenehme Reaktionskräfte, die beispielsweise ein zur Dämpfung des belasitungsbedingten Druckanstiegs 60 Schlagen der Betonleitung zur Folge haben,
bei hydrostatischen Getrieben, insbesondere zum An- Um diese Nachteile zu vermeiden, wäre es denktrieb einer Betonpumpe, mit vorgespanntem, ge- bar, daß nach jedem Hubwechsel die Hydraulikschlossenem Arbeitskreislauf, insbesondere bei Ver- pumpe auf Null-Förderung verschwenkt und langsam wendung von Axialkolbenpumpen mit Schwenk- ausgeregelt wird, um ein langsames Anschieben der Scheibenregelung, wobei die Übersetzungseinstellung 65 Betonsäule zu bewirken. Dies ist jedoch in der Praxis des Getriebes mittels eines Stellzylinders vorgenom- aus verschiedenen Gründen unmöglich, insbesondere men wird, der von einer Servodruckquelle mit Druck auch deshalb, weil die Zeitspanne zwischen dem Zeitversorgbar ist. punkt der Umsteuerung der Förderkolben und dem