DE2407805C2 - Vorrichtung zur Versorgung von mindestens zwei Spannelementen mit Druckmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung von mindestens zwei Spannelementen mit Druckmittel unterschiedlichen Druckes und unterschiedlicher Menge durch eine gemeinsame, als Nullhubpumpe ausgebildete Radialkolbenpumpe, der ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist und in deren zu den Spannelementen führenden Druckleitungen je ein Wegeventil angeordnet ist.

Eine Vorrichtung der voranstehend beschriebenen Art ist aus dem Buch von Dürr-W achter: »Hydraulische Antriebe«, Carl Hanser-Verlag, München 1958, S. 73, Abschnitt c, bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird für die Nullhubverstellung ein auf Druckänderungen ansprechendes mechanisches Verstellgied verwendet, so daß bereits vor Erreichen des Enddruckes die Fördermenge der Pumpe zurückgestellt wird, weil der Zulaufdruck auch auf das Verstellglied für die Nullhubverstellung wirkt und somit bereits vorzeitig die Fördermenge absenkt. Hierdurch ergibt sich ein sehr langsames Erreichen der einzelnen Drükke für die verschiedenen Verbraucher, wenn es sich bei diesen um Spannzylinder handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Versorgung von mindestens zwei Spannelementen mit Druckmittel unterschiedlichen Druckes und unterschiedlicher Menge durch eine gemeinsame Pumpe zu schaffen, welche bis zum Erreichen der jeweils eingestellten Drücke die volle Leistung der Pumpe ausnutzt und sowohl eine sofortige Verstellung der Pumpe in den Nullhub als auch ein schlagartiges Fördern mit Maximalleistung erzielt.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung des Druckbegrenzungsventils mit der Kurbelkammer der Radialkolbenpumpe verbunden ist und daß in den Druckleitungen zu den einzelnen Spannelementen hinter den jeweiligen Wegeventilen je ein einstellbares Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, deren Rückleitungen ebenfalls mit der Kurbelkammer der Radialkolbenpumpe verbunden sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Druckbegrenzungsventile erfindungsgemäß als vorgesteuerte Ventile ausgebildet.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird bei sehr einfachem Aufbau und ohne zusätzliche mechanische Stellglieder für die Nullhuhverstellung ein direktes Ansprechen der Pumpe auf Erreichen bzw. Unterschreiten der eingestellten unterschiedlichen Druckwerte erreicht, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Sollwerte dienen. Solange der am Druckbegrenzungsventil für die Gesamtvorrichtung eingestellte Maximaldruck oder die unterschiedlichen Solldrücke an den einzeln einstellbaren Druckbegrenzungsventilen nicht erreicht sind, fördert die Radialkolbenpumpe stets mit konstanter und maximaler Menge. Hierdurch ergibt sich unabhängig vom Gegendruck an den einzelnen Spannelementen ein gleichbleibender und gleichmäßiger Kolbenvorschub. Erst bei Erreichen sowohl der eingestellten Solldrücke an den Spannelementen als auch des Maximaldruckes am Druckbegrenzungsventil wird die Radialkolbenpumpe auf Null geregelt. Für eine anschließende Verstellung eines Spannelementes steht sofort die volle Förderhöhe der Radialkolbenpumpe zur Verfugung, die sich stets dann ergibt, wenn der zugehörige Sulldruck und damit der Höchstdruck durch Betätigen eines Wegeventils unterschritten wird.

Insgesamt ergibt sich mit dem Vorschlag der Erfindung eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Spannelemente mit Druckmittel unterschiedlichen Druckes und unterschiedlicher Menge durch eine einzige Nullhubpumpe, die trotz ihrer gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaften Wirkungsweise einen sehr einfachen Aufbau besitzt und nicht nur hinsichtlich der Ausbildung der Einzelteile, sondern auch hinsichtlich der gesamten Steuerung sehr preisgünstig hergestellt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung in einem schesnatischen Längsschnitt dargestellt.
Die Vorrichtung umfaßt eine Radialkolbenpumpe 100 mit zugeordnetem Druckbegrenzungsventil 200 und einer Mehrzahl von jeweils einem Spannelement 510, 520 zugeordneten Baugruppen, die jeweils aus einem Wegeventil 310, 320 und einem Druckbegrenzungsventil 410, 420 bestehen. Die Spannelemente 510, 520 sind in der Zeichnung jeweils durch ihren Arbeitszylinder angedeutet. Um eine übersichtliche Zeichnung zu ermöglichen, sind nur zwei Spannelemente 510 und 520 mit jeweils zugehörigem Wegeventil 310 bzw. 320 und Druckbegrenzungsventil 410 bzw. 420 dargestellt.

Die Radialkolbenpumpe 100 besitzt ein Pumpengehäuse 101, in dem eine Pumpenwelle 102 mit einem Exzenter 103 drehbar gelagert ist. Die Pumpenwelle 102 wird von einem nicht dargestellten Motor, vorzugsweise einem Elektromotor, angetrieben. Auf dem Exzenter 103 der Pumpenwelle 102 ist ein Exzenterring 104 drehbar gelagert, auf dessen Umfangsfläche sich mehrere Radialkolben 105 abstützen, welche in einem Lagerring 106 angeordnet und jeweils durch eine Kolbenfeder 107 derart belastet sind, daß sie im Normalfall mit dem Exzenterring 104 zusammenwirken.

Im Pumpengehäuse 101 ist ein Saugraum 108 ausgebildet, der mittels eines Ansaugkanals 109 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckmittelbehälter in Verbindung steht. Der ringförmige Saugraum 108 steht über eine der Anzahl der Radialkolben 105 entsprechende Zahl von Einlaßventilen 110 mit der Arbeitskammer 111 der Radialkolbenpumpe in Verbindung. Aus dieser Arbeitskammer 111 wird das Druck-

mittel durch die vom Exzenterring 104 betätigten Radialkolben 105 über Auslaßventile 112 in einen Druckraum 113 gefördert. Dieser Druckraum 113 ist über einen Druckkanal 114 an das Druckbegrenzungsventil 200 angeschlossen.

Das Druckbegrenzungsventil 200 besitz; ein Gehäuse 201, in dem ein von einer Kolbenfeder 203 belasteter Hauptkolben 202 in einem Hauptdruckraum 204 angeordnet ist. Dieser Hauptdruckraum 204 wird durch den Hauptkolben 202 von einer Rücklaufleitung 205 ge- ίο trennt. Oberhalb des Hauptkolbens 202 steht der Hauptdruckraum 204 mit einem Vorsteuerraum 206 in Verbindung, der vom Hauptdruckraum 204 durch einen Ventilkegel 207 abschließbar ist Der Ventilkegel 207 steht unter der Kraft einer Ventilfeder 208, die sich mit ihrem anderen Ende an einem Feuerteller 209 abstützt, welcher mittels einer durch eine Kontermutter 211 zu sichernden Einstellschraube 210 verstellbar ist.

Der voranstehend erwähnte Druckkanal 114 der Radialkolbenpumpe 100 steht mit dem Hauptdruckraum 204 des vorgesteuerten Druckbegrenzungsventils 200 unmittelbar in Verbindung. Der Vorsteuerraum 206 des Druckbegrenzungsventils 200 ist mittels einer Rückleitung 117 über einen Steuerkanal 116 mit der Kurbelkc.mmer 115 der Radialkolbenpumpe 100 verbunden. Durch diese Rückleitung 117 steht auch die Rücklaufleitung 205 des Druckbegrenzungsventils 200 mit dem Steuerkanal 116 und damit sowohl mit dem* Vorsteuerraum 206 als auch mit der Kurbelkammer 115 in Verbindung.

An den Vorsteuerraum 206 sowie an die Rücklaufleitung 205 des Druckbegrenzungsventils 200 und an den Druckkanal 114 der Radialkolbenpumpe 100 sind parallel zueinander mehrere, durch Arbeitszylinder symbolisierte Spannelemente 510, 520 unter Zwischenschaltung jeweils eines Wegeventils 310 bzw. 320 und eines einstellbaren Druckbegrenzungsventils 410 bzw. 420 angeschlossen. Die Arbeitszylinder werden mit Druckmittel unterschiedlichen Druckes und unterschiedlicher Menge versorgt und können demgemäß eine unterschiedliche Größe aufweisen. In der Zeichnung sind der besseren Übersicht wegen nur zwei Arbeitszylinder dargestellt.

Jedes Wegeventil 310 bzw. 320 besitzt ein Gehäuse 311, in dem ein von einer Feder 312 belasteter Steuerschieber 313 gelagert ist. Über eine Exzenterwelle 314 mit Kurbelstange 315 und einen Bedienungshebel 316 erfolgt die Steuerung des Druckmittels zum jeweiligen Arbeitszylinder des Spannelements 510 bzw. 520. Wird der in der Zeichnung in der neutralen Stellung, d. h. bei abgesperrtem Zulauf, gezeichnete Bedienungshebel 316 um etwa 30° nach links in die gestrichelte Stellung verschwenkt, wird der Steuerschieber 313 nach oben gezogen, so daß Druckmittel aus dem Druckkanal 114 über eine Versorgungsleitung 118 durch das Wegeventil 310 bzw. 320 zum nachgeschalteten Druckbegrenzungsventil 410 bzw. 420 gelangen kann. In der rechten Endstellung des Bedienungshebels 316 ist das Druckbegrenzungsventil 410 bzw. 420 mit einem nur schematisch angedeuteten Druckmittelvorratsbehälter 317 verbunden.

Jedes der in der Zeichnung dargestellten Druckbegrenzungsventile 410 bzw. 420 entspricht in seinem Aufbau und in seiner Funktion dem bereits beschriebenen Druckbegrenzungsventil 200. Es besitzt ein Gehäuse 401, in dem ein von einer Kolbenfeder 403 belasteter Hauptkolben 402 in einem Hauptdruckraum 404 angeordnet ist. Dieser Hauptdruckraum 404 wird durch den Hauptkolben 403 von einer Rücklaufleitung 405 abgeschlossen. Oberhalb des Hauptkolbens 402 steht der Hauptdruckraum 404 mit einem Vorsteuerraum 405 in Verbindung, der vom Hauptdruckraum 404 durch einen Ventilkegel 407 abschließbar ist. Der Ventilkegel 407 steht unter der Kraft einer Ventilfeder 408, die sich mit ihrem anderen Ende an einem Federteller 409 abstützt, welcher mittels einer durch eine Kontermutter 412 zu sichernden Einstellschraube 411 verstellbar ist.

An Hand eines Ausführungsbeispiels mit angenommenen Druckverhältnissen soll nunmehr die Wirkungswei ;e der Vorrichtung beschrieben werden:

Das Druckbegrenzungsventil 200 muß stets auf den höchsten in der Gesamtanlage anfallenden Druck eingestellt sein. Dieser beträgt beispielsweise 700 bar. Der Arbeitszylinder, der beispielsweise das Spannelement 510 mit höherem Ölverbrauch aber geringerem Druck betätigt, soll im Beispiel mit 300 bar beaufschlagt werden. Der zum Spannelement 520 gehörende Arbeitszylinder wird mit einer kleineren Druckmittelmenge, jedoch mit höherem Druck beaufschlagt; im gewählten Beispiel mit 500 bar.

Bei der in der Zeichnung eingezeichneten Stellung der Bedienungshebel 316 sind die den Wegeventilen 310 und 320 nachgeschalteten Druckbegrenzungsventile 410 und 420 verschlossen. Die Radialkolbenpumpe 100 arbeitet somit lediglich gegen das Druckbegrenzungsventil 200. Sobald im Druckraum 113 der am Druckbegrenzungsventil 200 eingestellte Druck von 700 bar erreicht ist, wird der Ventilkegel 207 entgegen der Kraft der Ventilfeder 208 abgehoben. Hierdurch gelangt Druckmittel über die Rückleitung 117 und durch den Steuerkanal 116 in die Kurbelkammer 115. Dieses Druckmittel bewirkt ein Abheben der Radialkolben 105 entgegen der Kraft der Kolbenfedern 107 vom Lagerring 104, wodurch die Radialkolbenpumpe 100 in ihren Nullhub geht. Es wird somit stets der Druck von 700 bar aufrechterhallen, jedoch kein überschüssiges Druckmittel gefördert. In der Versorgungsleitung 118 steht ständig ein Druck von 700 bar an.

Wenn nunmehr durch Umlegen der Bedienungshebel 316 an beiden Wegeventilen 310 und 320 die Spannelemente 510 und 520 mit Druckmittel unterschiedlichen Druckes und unterschiedlicher Menge versorgt werden sollen, bricht in der Versorgungsleitung 118 der anstehende Druck von 700 bar zusammen. Damit schließt der Ventilkegel 207 den Vorsteuerraum 206 des Druckbegrenzungsventils 200 vom Hauptdruckraum 204 ab. Hierdurch bricht auch der Druck in der Kurbelkammer 115 zusammen, wodurch die Radialkolben 105 durch die Kolbenfedern 107 in ihre Arbeitsstellung überführt werden. Die Radialkolbenpumpe 100 fördert somit mit ihrer Maximalleistung Druckmittel in den Druckraum 113.

Dieses Druckmittel wird über die Versorgungsleitung 118 durch die geöffneten Wegeventile 310 und 320 in den Hauptdruckraum 404 der beiden Druckbegrenzungsventile 410 und 420 gefördert. Von hier gelangt es durch die Druckleitungen 119 in die Arbeitszylinder der Spannelemente 510 und 520. Die gleichzeitige Zufuhr von Druckmittel zu den Arbeitszylindern hält so lange an, bis sich im Arbeitszylinder des Spannelements 510 der eingestellte Höchstdruck von 300 bar aufgebaut hat. Dieser Druck herrscht auch im Hauptdruckraum 404 des Druckbegrenzungsventils 410, so daß dort der Ventilkegel 407 bei Überschreiten von 300 bar von seinem Ventilsitz abgehoben wird. Das durch dieses Ventil austretende Druckmittel gelangt über die Rückleitung

117 und den Steuerkanal 116 in die Kurbelkammer 115 der Radialkolbenpumpe 100, die auf diese Weise wieder in den Nullhub gebracht wird.

Durch Überführen des Bedienungshebels 316 des Wegeventils 310 in die Schließstellung wird nunmehr der Arbeitszylinder des Spannelements 510, welcher seinen Spannvorgang ausgeführt hat, von der Druckmittelzufuhr abgeschlossen. Die Radialkolbenpumpe 100, in deren Druckraum 113 ein Druck von 300 bar herrscht, baut nunmehr den zur Versorgung des zum Spannelement 520 gehörenden Arbcilszylinders erforderlichen Druck von 500 bar auf. Sobald dieser Druck erreicht ist, wird das überschüssige Druckmittel durch Abheben des Ventilkegels 407 im Druckbegrenzungsventil 420 wiederum der Kurbelkammer 115 zugeführt und bewirkt dort eine Überführung der Radialkolben 105 in die Nullhubstellung. Die Nullhubstellung wird jedoch immer dann rückgängig gemacht, wenn der Druck im System die für das Spannelement 520 erforderlichen 500 bar unterschreitet, so daß bei geöffnetem Wegeventil 320 die Versorgung des Arbeitszylinders mit dem am Druckbegrenzungsventil 420 eingestellten Druck gewährleistet ist.

Wird auch der Bedienungshebel 316 des Wegeventils 320 in seine Schließstellung überführt und damit das Spannelement 520 von der Druckmittelzufuhr abgeschlossen, baut die Radialkolbenpumpe 100 den am Druckbegrenzungsventil 200 eingestellten Maximaldruck von 700 bar auf, bevor in der bereits eingangs beschriebenen Weise die Radialkolben 105 in ihre Nullhubstellung gebracht werden.

ίο Wird bei dem gewählten Beispiel während des Druckaufbaues für das Spannelement 520 das Druckmittel aus dem Arbeitszylinder für das Spannelemeni 510 durch Umlegen des Bedienungshebels 316 am Wegeventil 310 in den Druckmittelvorratsbehälter 317 abgeführt, so hat dieser Rückführvorgang keinerlei Auswirkungen auf den Druckaufbau im System. Dieser Druckaufbau ist stets abhängig vom jeweiligen Bedarf der angeschlossenen Arbeitszylinder und wird begrenzt durch die eingestellten Drücke an den Druckbegrenzungsventilen 410 und 420 bzw. (bei abgeschalteten Arbeitszylindern) am Druckbegrenzungsventil 200.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Versorgung von mindestens zwei Spannelementen mit Druckmittel unterschiedlichen Druckes und unterschiedlicher Menge durch eine gemeinsame, als Nullhubpumpe ausgebildete Radialkolbenpumpe, der ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist und in deren zu den Spannelementen führenden Druckleitungen je ein Wegeventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung (117) des Druckbegrenzungsventils (200) mit der Kurbelkammer (115) der Radialkolbenpumpe (100) verbunden ist und daß in den Druckleitungen (119) zu den einzelnen Spannelementen (510, 520) hinter den jeweiligen Wegeventilen (310, 320) je ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (410,420) angeordnet ist, deren Rückleitungen (117) ebenfalls mit der Kurbelkammer (115) der Radialkolbenpumpe (100) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsventile (200, 410,420) als vorgesteuerte Ventile ausgebildet sind.