DE2208172C3

DE2208172C3 - Vorrichtung zur Dämpfung des belastungsbedingten Druckanstiegs bei hydrostatischen Antrieben

Info

Publication number: DE2208172C3
Application number: DE2208172A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 7024 Bernhausen Schlecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1974-07-11
Also published as: DE2208172A1; AR198072A1; ES411597A1; GB1401374A; FR2173565A5; AU5230473A; US3854847A; DE2208172B2; CS170452B2; BR7301293D0; CH561869A5; SU466678A3; ZA731047B; CA983815A; IT977429B; JPS589301B2; JPS48103961A

Description

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Die F.rlindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dämpfung des bclastimgshedinglen Druckanstiegs 6« bei hydrostatischen Cietrieben, insbesondere zum An trieb einer Betonpumpe, mit vorgespanntem, geschlossenem Arbeilskreislauf. insbesondere bei Verwendung von Axialkolbenpumpen mit Schwenkschcibenregeliing. wobei die Ühcrset/.iJiigseinstellung ^ des Getriebes mittels eines Stellzylindors vorgenommen wird, der von einer Servodrucki|tielle mit Druck vcrsorabar ist.

Bei solchen Getrieben (z. B. französische Patentschrill 15"Oh¹M) wird der ölstrom einer Speisepumpe in der Regel über Rückschlagventile auf die jeweilige Niederdruckseile der Hauplpumpe eingespeist." Fine weitere, sogenannte Mettpumpe, deren Fördermenge der Drehzahl direkt proportional ist. fördert hierbei gegen eine Drossel. Der sich an der Drossel aufbauende Staudruck ist ,wiederum der Drehzahl proportional und beaufschlagt einen iederbelasteten Verstellkolben. Dessen Kolbenstange steht mit dem Hebel für d:e Fördermengenregelung des Servoreiilors der Hauptpumpe in Verbindung. Auf d^:ese Weise wird mit zunehmender Anlriebsdrehzahl die Fördermenge selbsttätig gesteigert und damit die Auslenkung der Schwenkscheibe der Hauptpumpe vergrößert.

l'nabhänuig von der Fördermenge kann jedoch — auch bei konstanter Drehzahl — infolge einer plötzlichen Lastsicherung der Förderdruck dei Hauplpumpe plötzlich ansteigen. Dies hat innerhalb der Pumpe einen erhöhten l.eckölaustrill zur Folge, den die Speisepumpe kurzzeitig nicht mehr zu erheizen vermag. Dies führt zu Kavitatioiiserscheimingen auf der "Niederdruckseite, die häufig eine Zerstörung der Pumpe zur Folge haben.

Man hat diesem Mangel durch Finbau ein-.-. Hvdrospeichers in die Druckleitung der Speisepumpe abzuheilen versucht. Der Finbau und auch die War tuni· eines solchen Speichers verursacht jedoch nicht nur verhältnismäßig hohe Kosten, sie sind infolge der notwendigen hohen Fntleergeschwindigkeit auch einem verhältnismäßig hohen Verschleiß yusi-.esetzt Aus diesen Gründen konnten Getriebe dieser Ar·; überall dort nicht befriedigen. \so. auch bei gleichbleibender (»geschwindigkeit, häufige Lastwechsel auftreten. Frfolgt der Lastwechsel mit hoher Druckanstiegsgeschwindigkeit, so hat dies bei solchen Getrieben noch weitere nachteilige Folgen.

Dies uilt insbesondere für ö!'~iydraulisclie Betonpumpen, welche nach dem Rotor- oder nach dem Kolbenverdränger-Prinzip arbeiten. Bei diesen muß nach jedem Huhvvechsel bzw. nach jedmaligem Lm üreifen der Verdrängerrolle die beim Hubwechsel kurzzeitig ruhende Betonsäule in der Förderleitung wieder beschleunigt werden. Dieser Vorgang wiederholt sich jeweils alle 2 bis 4 Sekunden. Dabei ist die Drehbeweguni! lies Ölmotors bzw. die Geschwindigkeit der Kolbenstangen der Förderzylinder, d. h also die (»geschwindigkeit, in der Regel gleichförmig, weil der Ölstrom von einer Verdrängerpumpe erzeug! v-v ird.

Die für das Wiedcrbcschleunigen der Betonsäule notwendige große Kraft führt einerseits zu einem kurzzeitigen hohen Druckanstieg auf der Hochdruck-"•eile des Antriebs. vv"l-><:i die Druckspitzen mitunter so hoch sind, daß das überdruckventil anspricht und sich eine Hitzecntwicklung bemerkbar macht. Andcreiscils erzeugt die plötzlich beschleunigte Betonsäule unangenehme Reaktionskräflc. die beispielsweise ein Schlagen der Betonierung zur Folge haben.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wäre es denkbar, daß nach jedem Hubwechsel die llydraulikpiimpc auf Null-Förderung \erschwenkt und langsam ausgercgelt wird, um ein langsames Anschieben der Betonsaule /w bewirken. Dies ist jedoch in der Praxis aus verschiedenen Gründen unmöglich, insbesondere auch deshalb, weil die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt der Umsteuerung der Förderkolben und dem

MonicnU ί^{|Ί ι}'^ϋ|11 diese aiii die Hetonsäulen (rollen und si^ ^/u beschleunigen beginnen, sehr verschieden stallt, j_e nachdem, wie der lielon zusammengesetzt istu'nd wie schnell die Pumpe läuft.

2nr Vermeidung dieser Beschleunigungsspitzen, die o!t 2l)(l"/ii des Förderdrucks überschreiten, kann nmn auch die bekannte Druckkompensation nicht anwenden. Das Druckniveau bei der Betonförderung lisch nämlich ständig, weil die Konsistenz des

und die Lunge d*:r l'örderleitung \ariieren. Jj₁., I liiiKlung liegt daher die Aufsähe zugrunde, die Anstiegsgesclnvindigkcii des Druckes zu begrenzen wann immer und in welcher Höhe der Druck- -instic'· auch auftritt, und /war insbesondere hei konstanter Drehzahl der Pumpe bzw. des Ölmotors bzw. bei gleichförmiger Geschwindigkeit der Förder-

lung der Schwenkseheibe einer Axialkolbenpumpe und einer Hilkpumpe (Servudruekquel ^e'· . .

F i g. 2 eine der F i g. I entsprechende Vorriüilunt uhne tlillspumpe (Servndruckquelle). _Al|*,iis-

In die jeweilige Niederdruckleilung d«.»αim. ■ Kreislaufes der Pumpe 1 wird von der clurcn u.i. FüHdruek-Siehcrheitsvenlil 6 abgesicherten sp^

hllI 7 Öl g

FüHdruek-Siehcrheitsvenlil 6 abgesich p^

pumpe 5 über das Rückschlugvenl,I 7 Öl ge dert. Der llinlachl.eit halber ,st der Kreis auf nu m^m in einer Richtung (ordernde, nicht uraUiir π Pumpe dargestellt. Die Speisepumpe5Iodert Ol ebenfalls zu dem Servo-Vorsteuerventil 10_ιιηαuas der Kolben des inneren Haupiste lzy linde 8 ausg

Z;f Lösung dieser Aufgabe wird ein neuer Weg Jcr Ausnutzung einer bisher als nachteilig emp- ?_um!..vn Erscheinung beschritten. Bei den meisten SSrV-atikpumpen. ,nsbesondere jedoch be, Axial-[ lb,:,pumpen mit Schwcnkschcibenregclung, tritt

a_llt
^U _bu;;

'η hen SpaUbreiten, mit welchen die Steuer-V,; diese! Pumpen ohne und mit Druck ge.en-,.,.,lauien. Dies führt bei gcschlo-^nen Kreis-

. dazu, daß bei plötzlichem Druckanstieg d,e -.,icnoe der Speisepumpe oft nicht ausreicht.

i-;i,e\iavon bricht die Vorspannung des Öls ,;„■ Niederdruckseite _Zlis:,mn,cn. was zu lustigen „hauiichen Ka.uationse.schemungen führt. So-,as hohe Druckniveau er^ht ist. nimmt Uer Servo-Vorsteuerventi. 10 ist eine mechanische RuA-führung 20 vorgesehen. Sobald^ di^ WcJte Pumpe 1 antreibt, wird d.tse auf d\κ g « inrdermenge geschähe, wenn de SalH«b.. 1-Scrvo-VorsteuervenuIs -us c.ner Nu a_fc

a₅ Rückstellfeder 17 in se.ncr NuHage gfha^cη wuü.

Der f°f^J£^ ^£_r ^g on dem-Dr,ckquelle 14 erzeugt d.: in ^ «eg

selben ^^'^7^^^ und die proportional zur PumrM anfeCincLLi

gege,! eine ^Drossel

Be. c.ner 5
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,_{;u der} Drossel 15

^l des Antriebsrnotors. zahl dcsA

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Richtung Niedcrdrucklctung oünendes Ruckschhigventil verbunden ist.

Durch dieses Rückschlagventil HicBt be. Druckabfall auf der Nicdmlrucksc.te ,ntoh:. erhöhten Leckülvcrbrauchs Druck.,1 aus dem Stell/j Imder zur Niederdruckseite d,r Pumpe, «ounrch verh.nde t 5«. wird, daß öl in entp^enpeset/ter Richtung IHeI ,. ,.Is R)IBC hiervon wird v.uübe.pel.end ehe Aussei wer,-kuna der Pumpe und dam.t d.e Druckan^neg^ ■ ,cschwindigkn. in der DruckU Uung verm.udert. ' Durch die in den l'nte.ansp.uciu-n aulgeluhr ,,,. in Weiterbildung «!er l-rhnjlun,: ,e.rolfenen Mj _nil|,men w.rd insbeundea· der \ orte.l α rc.eh . IaU die Trägheit des Servn-Mccham-mus ausgeghchen und damit die KückslclhmM der Au-dmenkunn <K; Pumpc rascher erfolgt, daß die Naehspe.M.np von ( in die Niederdruckleitung rascher bewirkt wird, da > unter gewissen Bedingungen auf d.e ;,n «l-c 1 , aneellanschte Speisepumpe n,ler auch aul da a.iU.c Hilfspiimpc verzichtet werden kann.

In der Zcich.vmg sind zwei AuMuhru^sK-.sp.ele (_>3 der e,r.ndungsgem..ßen Verrichtung m schematicher

'iSÄ mit innerer Ser^erste,-SÄ _f

jecha-

überdruckventil. Vorzugs-

^ j ^ ^ ^ ^ _Druckanstlcg

.^ ^h.ir.u kl^itune 2 führt, so hat dies erhöhten

in de od d uckk.tunfc ^_{n Arhc!tskreis}

'"^^ ' f.k entlastete Pumpengehäuse zur ,, das um I_; nk tnt -^_nJ _{dcr s isc}.

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^ ^hl ^ , '^l^-_|1;llj(,_{nscrscheinung}en. Dies wird ,c- «uuns "^- _Rück,,|ila_Kvcntil 16 verhindert

|- ^l ^_n,. ' ^₁, _{von dcr} ^Ci vo-Druckquelle 14

-κΐ, d. . 1 -u, _Ste,„_ylinders 13 in du-

Iv · ^II ■; „_k ., _{mdM Bcl ciner in ihrcr} Förde.

S_in' te Serv 'iDruckqudle 14 wird dcm/ufxlj;·- . l^cs η , «c» S,J ' ^l ^ _{jm Stc}„ _lim,_cr 13

Ruukslc ^J ' _vcrschiebcn. Auf dies, We.sc

mjh «de *. ^ ^^ „ _um , _übtfr den

^,"ί ,'",,,, _und dni Servo-Mechanismus vorubcr-

".'-!,'.,ul vemni'crt und zwar so lange, wie der m-

^_r Anstiegs erhöhte und die Fördermenge

J^'^^^V und der Servo-Dnickqucllc 14

überschreitende Lecko.verbrauch .ndauert.

Durch dieses Zusammenwirken wird nicht nur der erhöhte I.eckölverbrauch der Pumpe gedeckt, sondern auch gleichzeitig infolge Zurücknahme des Anstellwinkels der Schwcnkscheibc der Druckanstieg durch verringerte Fördermenge begrenzt. Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs kann auf einfache Weise dadurch geregelt werden, daß die Fürdcrmcngen der Speisepumpe 5 und der als Servo-Druckiiucllc dienenden Hüfspumpe 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 Druckbclaslung im Druckanstieg zunehmend weicher.

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

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem keine Servo-Druckquclle vorgesehen ist, steht das Gehäuse des Stcllzylinders 13 mit einer mechanischen Stellvorrichtung in fester Verbindung. Der Stellzylinder 13 dient hierbei als Zwischenglied in der mechanischen Verstellung. Die Bodcnscite des Stellzylinders 13 ist über eine Regulierdrosscl und ein Rückschlagventil 11 ständig mit der Servo-Stcucrdruckseite der Speisepumpe 5 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 Nicdcrdruckleitung 3 vorübergehend entladen. Der Zylinderraum des Stell/yliiiders 13 wird dann mehr oder weniger schnell von der Speisepumpe 5 aufgeladen. Die Folge ist ein vorübergehendes Zurückschwenken des Stellhebel!; 12. d. h. eine Zurücknahme der Fördergeschwindigkeit der Pumpe 1 mit anschließendem

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

Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs wird in bekannter Weise bei allen scrvogcstcucrtcn Pumpen

is durch eine Zulaufdrosscl vor dem Servo-Vorstcuervcntil IO begrenzt, das auch regulierbar ausgebildet sein kann. Mine solche Einrichtung kann auch bei in Betrieb befindlichen Antrieben dieser Art als Nachrüstcinheit auf einfache Weise eingebaut werden.

Eine analoge Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich auch dann, wenn man den Öldruck der Servo-Druckqucllc 14 direkt auf die Bodcnscite des Hauptstellzylindcrs 8 wirken läßt und auf den Stellzylindcr 13 und das Scrvo-Vorstcuerventil JO verzichtet. Als Nachteil muß hierbei jedoch in Kauf genommen werden, daß das lastabhängige Rückstellmoment der Pumpe 1 den Stcllwcg des Hauptstcllzylindcrs 8 zusätzlich beeinflußt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Dämpfung des belastungsbedingten Druckanstiegs bei hydrostatischen Octrieben, insbesondere /um Antrieb einer Betonpumpe, mit vorgespanntem, geschlossenem Arbeitskreislauf, insbesondere bei Verwendung von Axialpumpen mit Schwenkscheibenregclung, wobei die Übersetzungseinsiellung des Getriebes i< > mitlels eines Stellzylinders vorgenommen wird, der von einer ServoJruckquelle mit Druck versorgbar ist, dadurcli gekennzeichnet, daß ein Scrvodruckülraum des Stellzylinders (13) von der Servodrucki-iiiclle (14) in Richtung iii;i.\imale Fördermenge beaufschlagt ist und mit der Niedcrdrucklciumg (3) des Arheitskreislaufs (2, 3) über ein in Richtung Niederdruckleitung (3) öffnendes Rückschlagventil Cl6) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit vorgesleuerter innerer hydraulischer Servoverstellung der Übersetzung, dadurch gekennzeichnet, daß das Sei vovorsieuerveniil (10) über einen an einem iiu Here η Stell/.ylinder (13) angelenkten äußeren Stellhebcl (12) betätigbar ist und ein innerer Haiiptstellzylinder (8) ebenfalls über ein weiteres im gleichen Sinne ölTnendes Rückschlagventil (18) mit der Niederdrucklcitung (3) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (13) eine Feuer (17) aulweist, deren Rückstellkraft einem Druck entspricht, der nur wenig v..:- ringcr als der in der Niederciruckleitung (3) der Pumpe (I) herrschende Druck i t.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Stcllzylinder(I3) als auch über das Rückschlagventil (16) die Niedcrdruckleitung (3) und das Servovorsteuerventil (10) von einer äußeren als Scrvodruckquelle dienenden Hilfspumpc (14) gespeist werden.

:i. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die vom Servovorsteuervcnlil

(10) gesteuerte Scrvodrucklcitung über ein Rückschlagventil (11) mit der Hilfspumpc (14) vorbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (13) mit einer mechanischen Stellvorrichtung fest verbunden ist und die Bodenseite des Verstellzylinders (13) über eine Rcgulicrdrossel und ein Rückschlagventil

(11) mit der Scrvo-Stcucrdruckseite einer Speisepumpe (5) verbunden ist.