DE2502672A1

DE2502672A1 - Hydraulischer arbeitskreis

Info

Publication number: DE2502672A1
Application number: DE19752502672
Authority: DE
Inventors: Yves G Coeurderoy
Original assignee: Poclain SA
Current assignee: Poclain SA
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1975-07-31
Also published as: FR2259262B1; BR7500412A; US3963039A; FR2259262A1; JPS50127069A; GB1460263A; IT1026454B; BE824378A; ES434084A1

Description

Patents nwa It
7 Stuttgart N. Menzelstraße >0 2502672

P o c 1 a i η
Societe Anonyme

A 54 64? 603 ⁷,0 Le Pie es is-Belleville

—' 2 Z Jan. 1975

FRANKREICH

Hydraulischer Arbeitskreis

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Arbeitskreis mit einem Motor, der wenigstens eine Pumpe antreibt, deren Druckleitung in Abhängigkeit von der Stellung eines ersten, in dieser angeordneten und zwischen der Pumpe und wenigstens einem Verbraucher liegenden Wegeventiles wahlweise-"alt einem Vorratsbehälter oder dem Verbraucher zu verbinden ist.

Üblicherweise treten bei hydraulischen Arbeitskreisen für Baumaschinen, so insbesondere Erdbeivegungsmaschinen, nach Vollendung der jeweiligen Aufgabe Totzeiten ein, wie beispielsweise während der Bereitstellung eines zu beladenden Transportfahrzeuges oder auch ganz allgemein, wenn sich die Maschine aus Gründen des Arbeitsablaufes auf einer Baustelle in einer Bereitsteiiungsphase oder in einer Ruhepause befindet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, wenigstens von einem Teil der Energie Gebrauch zu machen, die während der Totzeiten unausgenutzt bleibt, und zwar durch Speicherung derselben zum Zwecke der Viiederausnutzung in Zeiten, in denen die Maschine bei voller Last arbeitet. Bs ergibt sich dadurch für die Mascnine eine verbesserte .¥irt-

B09831/0621

_2 -

schaftlichkeit und eine größere maximale. Leistung, da hierdurch eine verstärkte Antriebskraft zur Verfugung gestellt wird.

Gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit einem hydraulischen Arbeitskreis der eingangs genannten Art die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Druckleitung zwischen der Pumpe und dem ersten Wegeventil ein zweites Wegeventil angeordnet wird, das in seiner ersten Schaltstellung die Druckleitung unterbricht und die Pumpe mit einer ersten Hilfsleitung verbindet, die in einen Druckflüssigkeitsspeicher mündet und das in seiner zweiten ochaltstellung die Druckleitung freigibt, daß weiter in der ersten Hilfsleitung ein drittes Zweiwegeventil angeordnet wird, in dessen erster Schaltstellung der Druckflüssigkeitsspeicher an eine zweite Hilfsleitung, die mit der Druckleitung im Bereich zwischen dem.ersten und dem zweiten Zweiwegeventil verbunden ist, angeschlossen und die erste Hilfsleitung unterbrochen ist, und in dessen zweiter Schaltstellung die erste Hilfsleitung geöffnet ist, und zwar bei Absperrung des Druckspeichers von der zweiten Hilfsleitung, und daß ein dem ersten Zweiwegeventil zugeordneter Stellungsgeber mit dem ersten der Eingänge einer logischen Steuereinheit verbunden ist, deren zweiter Eingang an einen dem Druckspeicher zugeordneten.Druckgeber angeschlossen ist und über die das zv/eite und das dritte Zweiwegeventil in Abhängigkeit von den genannten Eingangswerten gesteuert werden.

In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn wenigstens eine 3icherheitsleitung vorgesehen

509 831/06 21

wird, die von der Druckleitung zwischen dem ersten Zwei- . wegeventil und dem Verbraucher abzweigt und mit dem Vorratsbehälter verbunden ist und in der ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, und wenn zwischen dem ersten Zweiwegeventil und dem Verbraucher ein Druckgeber angeordnet wird, der mit dem dritten Eingang der Steuereinheit verbunden ist und ein der Druckhöhe entsprechendes Signal an die Steuereinheit abgibt, die bei Gleichheit dieses Signaldruekes mit dem Einstelldruck des Druckbegrenzungsventiles das dritte Zweiwegeventil in dem Sinn steuert, daß die zweite Hilfsleitung abgesperrt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich von Vorteil, wenn der zweiten Hilfsleitung ein in Richtung auf den Druckspeicher sperrendes Rückschlagventil angeordnet wird. ■

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren erfindungsgemäßen Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das als Schema eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Arbeitskreises dargestellt ist.

Mit 1 ist hier ein Motor bezeichnet, mit dessen Abtriebswelle eine Pumpe 2 drehfest verbunden ist. Dieser ist eine Saugleitung 5 zugeordnet, die von einem Vorratsbehälter 4-ausgeht. Ferner ist an die Pumpe 2 eine Druckleitung 5 angeschlossen, über die die Druckflüssigkeit einem oder mehreren Verbrauchern 6 zugeführt oder in den Vorratsbehälter

Die
4- zurückgeführt wird.- aiesbezügliche Steuerung erfolgt über ein Zweiwegeventil 7? das in der Druckleitung 5 angeordnet

50 3 831/0621

ist und über das wahlweise der Anschluß an den Verbraucher 6 oder, über die Rücklaufleitung 8,an den Vorratsbehälter 4 freigegeben wird. Das Zweiwegeventil 7 kann manuell oder auch automatisch betätigt werden, wobei die Steuerung im Hinblick auf den jeweiligen Gebrauch der Anlage erfolgt.

Ein zweites Zweiwegeventil 9 ist zwischen der Pumpe 2 und dem Ventil 7 in öLer Druckleitung 5 angeordnet. In seiner ersten Schaltstellung stellt dieses Zweiwegeventil eine Verbindung zwischen der Druckleitung 5 und einer ersten Hilfsleitung 10 her, und unterbricht gleichzeitig die Druckleitung 5· In der zweiten Schaltstellung des zweiten Zweiwegeventiles ist dagegen die Druckleitung 5 freigegeben und von der Hilfsleitung 10 abgetrennt.

Die Hilfsleitung 10 mündet auf einen Druckflüssigkeitsspeicher 11 aus. Es ist in ihr zwischen.dem zweiten Zweiwegeventil. 9 und dem Druckflüssigkeitsspeicher 11 ein drittes Zweiwegeventil 12 angeordnet. Dieses stellt in seiner ersten Schaltstellung die Verbindung zwischen dem Druckflüssigkeitsspeicher 11 und einer zweiten Hilfsleitung 13 bei gleichzeitigem Abschluß der Hilfsleitung 10 her. Die Hilfsleitung I3 zweigt zwischen dem zweiten Zweiwegeventil 9 und dem ersten Zweiwegeventil 7 von der Druckleitung 5 ab. In der zweiten Sciialtstellung des dritten Zweiwegeventiles 12 ist die Hilfsleitung 10 offen und der Druckspeicher 11 von der Hilfsleitung 15 abgetrennt. In dieser ist ein Rückschlagventil 14 angeordnet, das in Richtung auf den Druckspeicher 11 sperrt.

- 5 509831 /0621

Dem Wegeventil 7 ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein Stellungsgeber ?a zugeordnet, über den die jeweilige, von der Bedienungsperson willkürlich wählbare Schalt stellung des Wegeventiles 7 erfaßbar ist und der ein für die eine oder die andere Schaltstellung kennzeichnendes Signal an die Steuereinheit 16 gibt, mit deren einem Eingang er verbunden ist.

Ein zweiter Eingang der logischen Steuereinheit 16 ist mit einem Druckgeber 17 verbunden, der im Druckflüssigkeitsspeicher 11 angeordnet, bzw. diesem zugeordnet ist. Der dritte Eingang der Steuereinheit 16 ist schließlich mit einem Druckgeber 15 verbunden, der zwischen dem Zweiwegeventil 7 und dem Verbraucher 6 bzw. den Verbrauchern 6 in der Druckleitung 5 angeordnet ist. Über den Druckgeber 15 wird ein Signal an die Steuereinheit 16 abgesetzt, das repräsentativ für die Druckhöhe in der Druckleitung 5 ist.

Die beiden Ausgänge der Steuereinheit 16 -sind_a mit den Stellgliedern 9a bzw. 12a der Zweiwegeventile 9 bzw. 12 verbunden.

Des weiteren ist vom Endteil der Druckleitung 5 eine zum Vorratsbehälter 4- führende Sicherheitsleitung 18 abgezweigt. In dieser ist ein auf einen vorgegebenen Druck eingestelltes Druckbegrenzungsventil 19 angeordnet.

Die nachfolgend geschilderte Funktion des vorstehend erläuterten Arbeitskreises gemäß der Erfindung soll die wesentlichsten Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung deutlich

509831/0621

- 6

machen. Bei Betrieb des Motores 1 liefert die Pampe 2 über die Druckleitung 5 Druckflüssigkeit. Es wird dabei davon

sich
ausgegangen, daß/aas Wegeventil 9 i-& seiner zweiten, in der Zeichnung dargestellten Schalt stellung befindet. Über das Zweiwegeventil 7 kann nun, in Abhängigkeit von dessen Schaltstellung, die über die Druckleitung 5 fließende Flüssigkeit

den ausgeschlossenen Verbrauchern 6 zugeführt werden, wenn das Ventil 7 die dargestellte Schaltstellung einnimmt. In der anderen, hier nicht dargestellten Schalt stellung des Ventiles 7 wird die über die Leitung 5 zugeführte Druckflüssigkeit über die Rücklaufleitung 8 in den Vorratsbehälter 4- zurückgeführt. Diese Schaltstellung wird das Ventil 7 z. B. dann einnehmen, wenn die Maschine, die mit dem hier gezeigten Hydraulikkreis ausgerüstet ist, sich in Vi ar te st ellung befindet.

Der Sfcellungsgeber 7a zeigt demzufolge eine Stellung des tfegeventiles 7 a-Q-» oei der den Verbx^auche rn 6 keine Druckflüssigkeit zugeführt wird und er gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 16. Letztere sendet hierauf ein erstes Steuersignal aus, über das- das Stellglied 9a des Wegeventiles 9 derart angesteuert wird, daß dieses seine erste Schaltstellung einnimmt und hält, in der die Pumpe mit der ersten Hilfsleitung 10 verbunden ist. Gleichzeitig wird über das Steuersystem 16 das Stellglied 12a des dritter Zweiwegeventiles 12 derart angesteuert, daß letzteres seine zweite Schaltstellung einnimmt und hält, in der die erste Hilfsleitung 10 offen ist. Damit kann die von der Pumpe kommende Druckflüssigkeit über die erste Hilfsleitung 10 in den Druckfiüssigkeitsspeicher 11 einfließen.

509831 /0621

Ist die Wartephase der Maschine ausreichend lange, so kann der Druckflüssigkeitsspeicher 11 voll aufgefüllt werden, und zwar bei maximalem Druck. Es ergibt sich dementsprechend eine mit unter Druck stehender Flüssigkeit arbeitende Energiespeicherung. Der maximale Speicherdruck wird dabei über einen . .Druckgeber 17, der ein entsprechendes Signal abgibt, der Steuereinheit angezeigt. Von der Steuereinheit geht ein Signal zum zweiten Zweiwegeventil 9 aus, und es wird aufgrund dieses Signales dieses zweite Wegeventil in seine zweite Schaltstellung gebracht.'Die von der Pumpe kommende Druckflüssigkeit fließt deshalb nunmehr über die Druckleitung 5, cias erste Zweiwegeventil 7 und die Bücklaufleitung 8 in den Vorratsbehälter 4 ab, auch wenn die Maschine noch weiter in der, Wartestellung verbleibt. Das dritte Zweiwegeventil 12 verbleibt in seiner zweiten Schalt— stellung* ·

Im folgenden wird nun davon ausgegangen, daß die Wartephase der Maschine aus irgendeinem Grunde von der Bedienungsperson durch Umschaltung des ersten Zweiwegeventiles 7 beendet wird. Der Zustand, in dem sich der hydraulische Arbeitskreis im Moment der Abschaltung der Wartephase befindet, hängt nun davon ab, wie lange die Wartephase gedauert hat.

War die Zeit kürzer als notwendig, um den Druckflüssigkeitsspeicher 11 aufzufüllen, so geht vom Stellungsgeber 7a ein Signal aus, aufgrund dessen von der Steuereinheit 16 über das Stellglied 9a das zweite Zweiwegeventil 9 i-Q seine zweite Schaltstellung überführt wird, in der die Druckleitung 5 nicht unterbrochen ist. Die Druckflüssigkeit kann

509831/0621

somit von der Pumpe 2 den Verbrauchern 6 zugeführt werden. Gleichzeitig mit dem vorgenannten Steuerbefehl spricht die Steuereinheit 16 das Stellglied 12a des dritten Zweiwegeventiles an, und zwar in dem Sinne, daß dieses seine erste Schaltstellung einnimmt und hält, in der der Druckspeicher 11 und die zweite Hilfsleitung 13 verbunden sind. Hierbei ist entweder im Druckspeicher 11 herrschende Druck höher als der Druck in der Druckleitung 5_? und es 'strömt deshalb Druckflüssigkeit aus dem Druckspeicher 11 in die Druckleitung 5» und zwar über das in der Hilfsleitung 13 vorgesehene Bückschlagventil 14, oder es ist der Druck im Druckspeicher 11 kleiner als jener in der Druckleitung 5_? und es kann deswegen aus dem Druckspeicher nicht in die Druckleitung eingespeist werden.

Wenn dagegen die Wartephase der Maschine langer als für die Auffüllung des Druckspeichers 11 notwendig war, so ist jener voll aufgefüllt und der Arbeitskreis befindet sich in einem Zustand, wie er vorstehend in der ersten Annahme dargelegt ist. Die Umschaltung des ersten Zweiwegeventiles in die Öffnungsstellung für die Druckleitung 5 hat eine Signalabgabe durch den Stellungsgeber 7a zur Folge, die in der Umsetzung durch das Steuersystem 16 zur überführung des dritten Zweiwegeventiles 12 aus seiner zweiten in seine erste Schaltstellung führt. Es ergibt sich dementsprechend ein Abfluß von Druckflüssigkeit aus dem Druckspeicher 11 in die Druckleitung 5·

Ein solcher Abfluß von Druckflüssigkeit aus dem Druckspeicher 11 kann selbstverständlich nur erfolgen, wenn

509831 /0621

der In der Druckleitung 5 herrschende Druck kleiner als der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventiles 19 ist.

Für die nachfolgende Schilderung wird nun unterstellt, daß als Verbraucher 6 der Ausleger eines mechanischen Baggers vorgesehen ist und daß dessen Baggerschaufel während der Arbeitsphase auf ein Hindernis trifft. Der Druck in der Druckleitung wird nun bis auf den Ansprechdruck des Druckbegrenzung;sventiles ansteigen, oberhalb dessen Schaden am hydraulischen Arbeitskreis eintreten können. Über einen gewissen Zeitraum hinweg wird nun die Schaufel sich am Hindernis stoßen und die von der Pumpe kommende Flüssigkeit über das Druckbegrenzungsventil in den Vorratsbehälter zurückfließen. Es ist nun vorteilhaft, wenn aus dem Druckflüssigkeit sspeicher 11 keine Flüssigkeit ersetzt wird, die gleich wieder über das Druckbegrenzungsventil 19 abfließt. Es ist in dieser Hinsicht zu erwähnen, daß der maximale Druck im DrucKflüssigkeitsspelche-P 11 einerseits einstellbar und anderei'seits höher als der genannte Ansprechdruck xst, so daß die Möglichkeit des Flüssigkeitsersatzes bestünde, wenn die Maschine in einem diesem Ansprechdruck benachbarten Druckbereich arbeitet. Man verwirklicht die vorerwähnte vorteilhafte Steuexxing des Druckflüssigkeitsspeichers nun mit Hilfe eines Druckgebers 15, der ein dem Druck In der Druckleitung 5 entsprechendes Signal abgibt. Ist dieser Druck dem Ansprechdruck des Druckbegrenzungsvent lies etwa gleich, so wird dieses Signal über die Steuereinheit 16 dahingehend ausgewertet, daß die Steuereinheit das dritte Zweiwegeventil 12 über sein Stellglied 12a unabhängig von der vornex^gehenden Stellung in die

50 9 8 31/U62 1 . _ ₁₀ _

zweite Sehaltstellung überführt, in der die Verbindung zwischen Druckspeicher 11 und Druckleitung 5 unterbrochen ist.

Über das Rückschlagventil 14· wird die Auffüllung des Druckflüssigkeitsspeichers 11 über die zweite Hilfsleitung verhindert, so daß während der Arbeitsphase eine unerwünschte Abzweigung von von der Pumpe 2 gelieferter Druckflüssigkeit in den Druckspeicher verhindert wird.

Ergibt sich für die Maschine wiederuia eine Wartephase, so laufen in Abhängigkeit von den jeweiligen 'Totzeiten der Maschine die vorgeschilderten Vorgänge in gleicher -//'eise wiederum ab. . .

Die erfindungsgemäße Gestaltung eines hydraulischen Arbeitskreises erlaubt folglich . eine, Aufspeicherung der Energie in jenen Arbeitsphasen, in denen die gesamte installierte Maschinenleistung nicht gebraucht wizvl- Sie macht es ferner möglich, diese Energie in den Arbeits-

s ich phasen größten Leistmngsbedarfes abzugeben, wodur-ch/iur eine gewisse Zeit, nämlich bis sich der Druckflüssigkeitsspeicher 11 geleert hat, die Leistungsabgabe der Maschine über die installierte Maschinenleistung hinaus vergrößern läßt, und zwar ohne große Änderungen an der Maschine. Es wird demzufolge durch die erfindungsgemäße Lösung insgesamt eine optimale Ausnutzung der Anlage ermöglicht. Im besonderen ist die erfindungsgemäße Gestaltung für Baumaschinen von Interesse.

— Ansprüche 509831/0 621

Claims

Patentanwalt Stuttgart N. Menzelstraße40 P o c 1 a i η Societe Anonyme 60330 Le Plessis-Belleville 22. Jan. 1975 FRANKREICH Ansprüche.

1. Hydraulischer Arbeitskreis mit einem Motor, der wenigstens eine Pumpe antreibt, deren Druckleitung in Abhängigkeit von der Stellung eines ersten, in dieser Leitung angeordneten und zwischen der Pumpe und wenigstens einem Verbraucher liegenden Wegeventiles wahlweise mit einem Vorratsbehälter oder dem Verbrauchei* zu verbinden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckleitung (5) zwischen der Pumpe (2) und dem ersten Zweiwegeventil (7) ein zweites Zweiwegeventil (9) angeordnet ist, das in seiner ersten Schaltstellung die Druckleitung (5) unterbricht und die Pumpe (2) mit einer ersten Hilfsleitung (10) verbindet, die in einen Druckspeicher (11) mündet und das in seiner zweiten Schaltstellung die Druckleitung freigibt, wobei die in der ersten Schaltstellung gegebene Verbindung unterbrochen ist, daß in der ersten Hilfsleitung (10) ein drittes Zweiwegeventil (12) angeordnet ist, in dessen erster Schaltstellung der Druckspeicher (11) an eine zweite Hilfsleitung (13), die mit der Druckleitung (5) im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Zweiwegeventil (7 bzw?) verbunden ist, angeschlossen und die erste Hilfsleitung (10) unterbrochen ist, und in dessen zweiter Schaltstellung die erste Hilfsleitung (10) geöffnet ist, und zwar bei Absperrung des DruckSpeichers (U) von der zweiten Hilfsleitung (13), und daß ein dem

509831/0621 .

ersten Zweiwegeventil (7) zugeordneter Stellungsgeber (7a) mit dem ersten der Eingänge einer Steuereinheit (16) verbunden ist, deren zweiter Eingang an einen dem Druckspeicher (11) zugeordneten Druckgeber (17) angeschlossen ist und über die das zweite und das dritte Zweiwegeventil in Abhängigkeit von den genannten Eingangswerten gesteuert w-örden.

2. Hydraulischer Arbeitskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Sicherheitsleitung (18) vorgesehen ist, die von der Druckleitung (p) zwischen dem ersten Zweiwegeventil (7) und dem (^Verbraucherin) (6) abgezweigt und/aem Vorratsbehälter (4) verbunden ist und in der ein auf einen vorgegebenen Wert eingestelltes Druckbegrenzungsventil (19) angeordnet ist und daß zwischen dem ersten Zweiwegeventil (7) und dem (n) Verbraucher (n) ein Druckgeber (15) angeordnet ist, der mit dem dritten Eingang der Steuereinheit (16) verbunden ist und der ein der Druckhöhe entsprechendes Signal an die Steuereinheit (16) abgibt, die bei Gleichheit dieses Signaldruckes mit dem Einstelldruck des Druckbegrenzungsventiles (19) das dritte Zweiwegeventil (12) in dem Sinne steuert, daß die zweite Hilfsleitung (13) abgesperrt wird.

3· Hydraulischer Arbeitskreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Hilfsleitung (13) ein in Richtung auf den Druckspeicher (11) sperrendes Rückschlagventil (14-) vorgesehen ist.

§0 983 1/0621