DE2946084A1

DE2946084A1 - Leistungssteuersystem fuer eine mehrpumpeneinheit

Info

Publication number: DE2946084A1
Application number: DE19792946084
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kosodo; Hiroshi Kudo; Heiji Tomotsugu
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1978-11-20
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1980-05-22
Also published as: JPS6240559B2; GB2038509B; FR2441743A1; US4256439A; GB2038509A; JPS5569782A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. R. LEMCKE DR.-ING. H. J. BROMMER AMALIENSTRASSE 28

KARLSRUHE 1

The Japan Steel Works, Ltd.

1-2, 1-chome, Yuraku-cho, Chiyoda-ku,

Tokyo. Japan

Leistungssteuersystem für eine Mehrpumpeneinheit

Zusammenfassung

Nach der Erfindung wird ein Leistungssteuersystem vorgesehen, das dazu bestimmt ist, wirksam die Ausgangsleistung einer Antriebsmaschine mit Hilfe einer einfachen Kippkontrolleinrichtung auszunutzen auch dann, wenn einige der Pumpen in unbelastetem Zustand betrieben werden. Das Steuersystem enthält

030021/0889

ein Druckauswahlventil, dem der Ausgangsdruck zweier Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt werden, wobei der niedrigere Ausgangsdruck durch das Ventil ausgewählt und. einem Steuerteil einer Kippsteuerung wenigstens einer der anderen Pumpen mit variablem Volumen zugeführt wird, dessen Ausgangsdruck entweder direkt oder über ein anderes Druckauswahlventil dem Steuerteil wenigstens einer der Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird, womit die Leistung der mehreren Pumpen gesteuert wird.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf Pumpen und Steuersysteme hierfür und mehr ins Einzelne gehend auf ein Leistungskontrollsystem für Mehrpumpeneinheiten mit Pumpen mit veränderbarem Volumen, die durch eine einzige Maschine angetrieben werden, wobei mindestens zwei der Pumpen die gleiche Leistungsfähigkeit haben.

Obwohl hydraulisch angetriebene Förderungsmittel unter Benutzung von hydraulischen Pumpen zur Betreibung von hydraulischen Betätigungsmitteln weitgehend in Anlagen und anderen Maschinerien Verwendung finden, ist eine Verbesserung deren Steuersystem erforder-

030021/0889

lieh, da neuerlich die Zahl der hydraulischen Pumpen zunimmt.

Dementsprechend sieht die vorliegende Erfindung ein Leistungssteuersystem mit hohem Wirkungsgrad vor, das erforderlich ist, um die mehreren Pumpen von der Gattung von Pumpen mit veränderbarem Volumen zu steuern, die durch eine einzige Maschine angetrieben werden.

Der Grund hierfür soll nachfolgend beschrieben werden.

Betrachtet man beispielhalber den Fall, bei dem drei Pumpen zum Einsatz gelangen, dann wird es selbst dann, wenn die Kippsteuerung mit dem bekannten Leitungsverbund versehen ist, notwendig, das Steuerteil der Kippsteuerung gemäß Fig. 8a in ein solches mit einem abgestuften Kolben umzuwandeln, wie dies in Fig. 8b vorgesehen ist, indem hierfür zwei Steuerzutritte vorgesehen werden und der Ausgangsdruck anderer Pumpen jeweils den genannten Steueröffnungen zugeführt wird. Daher müssen die Stufen der Steuerkolben und entsprechend die Zahl der Steueröffnungen vermehrt werden in dem Maße, wie die Zahl der Pumpen zunimmt, was zu dem Nachteil führt, daß der Aufbau der Kippsteuerung kompliziert wird und der Arbeitsaufwand für ihre Installation zunimmt.

DarUberhinaus arbeitet das Steuersystem mit einem

030021/0889

mehrfach abgestuften Steuerkolben grundsätzlich zufriedenstellend bei unter Last betriebenen Pumpen, begrenzt jedoch die ausnutzbare Leistung für arbeitende Pumpen bei einer niedrigeren Leistung als der Maximalleistung einer Antriebsmaschine, wenn eine andere Pumpe in unbelastetem Zustand mitläuft.

Anders ausgedrückt besteht ein Nachteil darin, daß für den Fall, daß eine bei konstanter Eingangsleistung arbeitende Pumpe einen höheren Druck liefert, die verfügbare Leistung für die anderen Pumpen herabgesetzt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Einige Ziele der Erfindung bestehen darin, die vorgenannten Nachteile auszuräumen, die Kippsteuerungen einfach anzuordnen ohne dabei ihren Aufbau zu komplizieren und die ausnutzbare Leistung der Antriebsmaschine zu erhöhen, wenn eine oder mehrere Pumpen ohne Last laufen.

Um dies zu erreichen, ist ein Leistungskontrollsystem für Mehrfachpumpeneinheiten vorgesehen, das ein Druckauswahlventil aufweist, dem der Ausgangsdruck zweier Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Kapazität zugeführt wird, wobei der niedrigere Ausgangsdruck durch das Auswahlventil ausgewählt und einem Steuerteil einer

030021/0889

29A608A

Kippsteuerung wenigstens einer der anderen Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird, während gleichzeitig der Ausgangsdruck der anderen Pumpen mit veränderbarem Volumen entweder direkt oder über ein anderes Druckauswahlventil dem Steuerteil wenigstens einer der Pumpen mit veränderbarem Volumen und der gleichen Kapazität zugeführt wird.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung, auf der Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils eines die Erfindung enthaltenden Systems;

Fig. 2a das schematische Diagramm eines

anderen Beispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2b eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Relation zwischen der Grenzleistung und dem Druck bei dem System gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 bis 6 schematische Darstellungen anderer Beispeile der Erfindung;

Fig. 7 eine längsgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Druckauswahlventils;

030021/0889

Fig.8a eine längsgeschnittene Seitenansicht einer Kippsteuerung mit einem Steuerteil in Form eines ungestuften Kolbens;

Fig.8b eine Ansicht ähnlich Fig. 8a mit einem Steuerteil in Form eines abgestuften Steuerkolbens;

Fig. 9a bis 9d bildhafte Darstellungen der

Leistungsaufteilungen des Systems gemäß Fig. 1 und

Fig. 10a bis 10c jeweilige Darstellungen des Leistungssteuerbereiches jeder der in Fig. 1 dargestellten Pumpen.

Gemäß Fig. 1 bezeichnen P-, P„ und P_ Pumpen mit veränderbarem Fördervolumen, wobei P₁ und P₀ die gleiche Leistungsfähigkeit aufweisen.

C₁, C₀ und C„ bezeichnet Kippsteuerungen, deren Einzelheiten später erläutert werden.

Mit V ist ein Druckauswahlventil bezeichnet, in dessen Gehäuse eine Druckkammer IA gebildet ist^ in der ein Ventilschieber 2 mit einer mittigen Umfangsnut 2A verschiebbar angeordnet ist. Am oberen und unteren Ende der Druckkammer IA schließen sich eine obere Kammer IA' und eine untere Kammer IA" an, wobei dort jeweils auch Druckfedern 3 und 4 angeordnet sind. Steht der Ventilschieber 2 entgegen der zeichnerischen Darstellung in seiner oberen Endlage, so ist die obere Kammer IA' über den Kanal IB mit der Nut 2A verbunden, während bei Stellung des Ventilschiebers

030021/0889

29A6084

2 in der in Fig. 1 dargestellten unteren Position die untere Kammer IA" über den Kanal IC mit der Nut 2A verbunden ist. Steht der Ventilschieber 2 ungefähr in Mittelstellung bzw. neutraler Stellung, so ist die Nut 2A mit beiden Kanälen IB und IC verbunden. Die Nut 2A ist andererseits gegenüber dem Kanal ID bei jeder Stellung des Ventilschiebers 2 offen.

Die Austrittsöffnung D₁ der Pumpe P₁ ist über eine Leitung K₁ mit dem Kanal IB verbunden, während die Austrittsöffnung D„ der Pumpe P„ über eine Leitung K„ mit dem Kanal IC verbunden ist.

Die Ausgangsöffnung D_ der Pumpe P_ ist über eine Leitung K₃ mit den Steueröffnungen L₁ und L_ der Kippsteuerungen C₁ und C₂ an den Pumpen P₁ und P_ verbunden, während der Kanal ID des Druckauswahlventils V über eine Leitung K· mit der Steueröffnung L₃ der Kippsteuerung C~ an der Pumpe P₃ verbunden ist. Die Kippsteuerung C sei nun unter Bezugnahme auf Fig. 8a näher erläutert.

Der Schieber der Pumpe P trägt die Bezeichnung 11, der Kippsteuerzapfen die Bezeichnung 12 und die Feder die Bezeichnung 13.

Die Steueröffnung L steht in Verbindung mit einer Bohrung, in der der Kolben R angeordnet ist, wobei der Kolben R gegen eine Feder S am einen Ende ent gegen dem Druck X abgestützt ist, welcher über die

030021/0889

Steueröffnungen L zugeführt wird und auf die Fläche des Kolbens R geht. Fig. 8b zeigt das Steuerteil mit zwei Steueröffnungen L und L' , wobei der Kolben R' abgestuft ist, um zwei Teile mit unterschiedlichem Durchmesser zu bilden, wobei jeder der Teile jeweils der Steueröffnung L und L' zugeordnet ist.

Im Beispiel gemäß Fig. 2 sind vier Pumpen P₁, P₀, P^ und P. mit veränderbarem Volumen vorgesehen, wobei die maximale Leistungsfähigkeit der Pumpen P₁ und P„ gleich ist, während die maximale Leistungsfähigkeit der Pumpen P₃ und P ebenfalls gleich ist, und wobei zwei Druckauswahlventile V und V verwendet werden. Die Austrittsöffnungen D und D₀ der Pumpen P und P sind über Leitungen K und K₀ jeweils mit den Kanälen IB und IC des Druckauswahlventils V verbunden, während die Austrittsöffnungen D„ und D₄ der Pumpen P„ und P₄ jeweils über Leitungen K_ und K mit den Kanälen l'B und l'C des Druckauswahlventils V verbunden sind.

Der Kanal ID des Druckauswahlventils V ist über eine Leitung K ', ' jeweils mit den Steueröffnungen L₃ und L₄ der Kippsteuerung C₃ und C. an den Pumpen P„ und P verbunden.

Der Kanal I'D des Druckauswahlventils V ist über die Leitung K ', ' jeweils mit den Steueröffnungen L und L₀ der Kippsteuerung C₁ und C₀ an den Pumpen P und P verbunden.

030021/0889

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist wiederum die maximale Leistungsfähigkeit der Pumpen P₁ und P₀ mit variablem Pumpvolumen das Gleiche, während vergleichbar mit Fig. 2 die maximale Leistungsfähigkeit der Pumpen P„ und P mit variablem Volumen gleich ist. Hier muß jedoch letzteres nicht der Fall sein. Bei diesem Beispiel findet nur ein Druckauswahlventil V Verwendung, jedoch sind die Steuerteile der Kippsteuerungen C₁ und C₂ an den Pumpen P₁ und P„ mit abgestuften Kolben R' ausgerüstet, die zwei Steueröffnungen L und L* ausgesetzt sind, wie dies in Fig. 8b dargestellt ist.

Ähnlich wie im Beispiel gemäß Fig. 2 sind die Auslaßöffnungen D und D_ der Pumpen P. und P_ mit den Kanälen IB und IC des Druckauswahlventils V jeweils verbunden, während der Kanal ID des Druckauswahlventils V mit den Steueröffnungen L„ und L. der Kippsteuerungen C„ und C. an den Pumpen P„ und P. jeweils verbunden ist. Jedoch ist der Auslaßöffnung D_ der Pumpe P₃ über eine Leitung K mit den ersten Steueröffnungen L und L₀ der Kippsteuerungen C₁ und C₀ an den Pumpen P₁ und P₀ verbunden, während die Auslaßöffnungen D. der Pumpe P₄ mit den zweiten Steueröffnungen L' und L' an den Pumpen P₁ und P₀ verbunden ist.

-L ΛΛ

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist die maximale Leistungsfähigkeit der Pumpen P und P„ mit variablem Volumen die Gleiche, während die

030021/0889

29A608A

maximale Leistungsfähigkeit der Pumpen P_ und P. mit variablem Volumen unterschiedlich ist. Letztere kann jedoch in diesem Falle auch die Gleiche sein. Der Unterschied zwischen diesem Beispiel und dem in Fig. 3 dargestellten besteht darin, daß der Kanal ID des Druckauswahlventils V über die Leitung K' nur mit der Steueröffnung L- der Kippsteuerung C„ an der Pumpe P₃ verbunden ist, jedoch nicht mit der Kippsteuerung C. an der Pumpe P₄.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel sind fünf Pumpen P₁, P₀, P„, P. und P mit veränderbarem Volumen vorgesehen, wobei die maximale Leistungsfähigkeit jeder Pumpe sich aus folgendem ergibt:

p_p p_p Pj>P und P :>· P ⁴I " 2· 3 ~ 4' 1 3 3 5*

Der Ausgangsdruck der Pumpen P₁ und P„ wird über das Druckauswahlventil V und die Leitung K„ den Steueröffnungen L₃ und L₄ der Kippsteuerung C₃ und C₄ zugeführt, während der Ausgangsdruck der Pumpen P_ und P₄ über das Druckauswahlventil V und die Leitung K _r den zweiten Steueröffnungen

Jl Ci

L* und L'₂ zugeführt wird. Schließlich wird der Ausgangsdruck der Pumpen P^ der ersten Steueröffnung L₁ und L₀ der Kippsteuerung C₁ und C₀ zugeführt.

Wenn P₁- >■ P₁ und P_c >· P_n, ist es in diesem 5 1 5 3

Falle vorzuziehen, die Kippsteuerung C„ und C₄ durch solche mit abgestuftem Kolben zu ersetzen, wie dies in Fig. 8b dargestellt ist, wobei der Ausgangsdruck der Pumpe P₅ den jeweiligen Steueröffnungen der Kippsteuerungen zugeführt wird.

030021/0889

294608A

Weiterhin ist es - wie nicht dargestellt - möglich, eine andere Pumpe P_fi in gleicher Relation zu den Pumpen P₃ und P₄ vorzusehen, wie die Pumpe P₅ zu den Pumpen P₁ und P um die Zahl und Kombination von Pumpen und Druckauswahlventilen zu variieren und Steuerkolben mit mehr als einer Stufe zu verwenden.

Darüberhinaus verliert das Druckauswahlventil seine Fähigkeit, den niedrigeren Druck bei etwa der neutralen Stellung herauszugreifen, bei der die Nut 2A die Kanäle IB und IC unterlappt bzw. nicht erreicht. Um dieses Problem zu lösen, kann die Nut 2A so ausgebildet sein, daß sie die Kanäle gerade nicht erreicht ober überlappt, in dem ein anderer Druckraum IE wie in Fig. 7 dargestellt, vorgesehen wird, in dem ein weiterer Ventilschieber 5 mit einer Nut 5A angeordnet ist, um den Kanal IB (oder IC) über die Nut 5A mit dem Kanal ID zu verbinden, wenn immer der Druck in der oberen Kammer IE' übereinstimmt mit dem Druck in der unteren Kammer IE", wobei diese beiden Kammern durch den Druckraum IE und den Ventilschieber 5 gebildet sind.

Weitere Modifikationen des Gegenstandes der Erfindung sind möglich, ohne da^ deren Grundkonzept verlassen würde. Beispielsweise können die Leistungsfähigkeiten der Pumpen, deren Leistungsfähigkeit vorstehend als gleich bezeichnet wurde, unterschiedlich sein, in so geringem Umfange, daß die Arbeitsweise und Funktionsfähigkeit nicht be-

030021/0889

- χί -

einträchtigt wird. Ebenso können zwei Druckauswahlventile, wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet werden, wenn drei Pumpen gleicher Leistungsfähigkeit verwendet werden, wobei deren Kippsteuerung die gleiche Leistungsbegrenzung aufweist.

Nachfolgend sollen nun die Wirkungsweisen erläutert werden.

Bei erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 wird der Ausgangsdruck der Pumpe P₁ über die Leitung K₁ der Passage IB im Druckauswahlventil V zugeführt, wobei eytrachtet, den Ventilschieber 2 gegen die Wirkung der Feder 4 und den Druck in der Kammer IA" zu bewegen. Gleichermaßen wird der Ausgangsdruck der Pumpe P₀ über die Leitungen K₀ dem Kanal IC zugeführt, wobei einbrachtet, den Ventilschieber 2 gegen die Wirkung der Feder 3 und den Druck in der Kammer IA' aufwärts zu bewegen.

Der Ventilschieber 2 bewegt sich nach unten oder nach oben in Abhängigkeit vom Unterschied der Ausgangsdrücke zwischen den Pumpen P₁ und P₂. Wenn dabei ein erfaßbarer Unterschied zwischen den beiden Drücken auftritt, wird der Ventilschieber in eine entsprechende Richtung bewegt, wobei die Nut 2A entweder mit dem Kanal IB oder dem Kanal IC in Verbindung tritt und wobei der niedrigere Druck über den Kanal ID und die Leitung K' der Steueröffnung L_ der Kippsteuerung C„ der Pumpe P_ zugeführt wird, womit der Kippwinkel der Kippsteuerung C_ eingestellt wird.

030021/0889

Andererseits wird der Ausgangsdruck der Pumpe P₃ über die Leitung K„ den Steueröffnungen L₁, L₀ der Kippsteuerungen C₁, C₀ zugeführt, wodurch der Kippwinkel der Kippsteuerungen C und C₀ jeweils eingestellt wird.

Ist jedoch kein bestimmter bzw. erfaßbarer Unterschied zwischen den Ausgangsdrucken der Pumpen P- und P_ vorhanden, dann ist der Ventilschieber in seiner neutralen oder einer dieser unmittelbar benachbarten Stellung gehalten, wobei die Nut 2A gleichzeitig beiden Kanälen IB und IC ausgesetzt ist ur.i daiLit den mittleren Lruck den Kanal ID zuführt.

Nun sei angenommen, daß die Grenzleistung der drei Pumpen P₁ , P₀ und P,- jeweils 50 PS beträgt und daß die Maximalleistung des Antriebs bzw. der Antriebsmaschine 100 PS ist. Außerdem sei der Ausgangsdruck der Pumpen durch X , X₀ und X-ausgedrückt und die aufgenommene Leistung der Pumpen jeweils durch W W und W .

Ferner sei bezogen auf Fig. 8a angenommen, daß der Druck, der den Kolben R₃ herunterdrückt, im Gleichgewicht steht zur Kompressionskraft der Feder S₃, wenn der Druck der Steueröffnung L₃ durch die Pumpen P₁ oder P₀ zugeführt wird bei einer Arbeitsleistung von 15 PS. Die Grenzleistung der Pumpen P₁ und P₀ ist gleichermaßen auf 35 PS herabgesetzt und die der Pumpe P₃ ist herabgesetzt auf 30 PS, wenn der Kolben in jeder Kipp-

030021/0889

steuerung C₁, C„ oder C„ seine volle Hubstellung erreicht hat.

Wie in Fig. 9a dargestellt, sind für die dritte Pumpe 50 PS verfügbar, wenn zwei der drei Pumpen P₁, P_ und P_Q leerlaufen, bzw. umbelastet sind. Auf diese Weise trägt die Antriebsmaschine eine Mehrleistung von 50 PS oder mehr.

Wie in Fig. 9b dargestellt unterliegen die Pumpen P. und P_ keiner Begrenzung durch die Pumpe P₃, können also jede bis zu 50 PS laufen, wenn die Pumpe P₃ ohne Belastung läuft, unter der Voraussetzung, daß keine Antriebsverluste auftreten.

Wenn nun unter Bezugnahme auf Fig. 9c die Pumpe P₁ unterhalb 15 PS betrieben wird, die Pumpe P₃ bei 50 PS und die Pumpe P„ oberhalb 15 PS, dann wird der Ventilschieber 2 (Fig. 1) im Druckauswahlventil nach oben bewegt und der Ausgangsdruck X.. der Pumpe P₁, die unterhalb 15 PS betrieben wird, wird über den Kanal ID zur Steueröffnung L„ an der Pumpe P« geleitet.

Dieser Zustand sei nun unter Bezugnahme auf Fig. 8a beschrieben. Der Druck X , der der Steueröffnung L₃ zugeführt ist, trachtet den Kolben R„ nach unten zu drücken. Da aber die Kraft der Feder 8~ in vorher bestimmter Weise dem bei einer Leistung von 15 PS entstehenden Druck das Gleichgewicht hält, bleibt die Lage des Kolbens unverändert, womit die Pumpe P₃ weiterhin bei 50 PS

030021/0889

arbeiten kann.

Andererseits wird aber der Ausgangsdruck X„ der Pumpe P₃ der Steueröffnung L₁ und L„ zugeführt, wobei die Kolben R- und R„ nach unten gegen die Kraft der Feder S₁ und S„ auf ihre volle Hubstellung ausgelenkt werden. Die Kippsteuerungen reduzieren damit die Grenzleistung der Pumpen P₁ und P_ auf 35 PS, so wie sie eingestellt sind.

Folglich ist die Leistung der Pumpe P„ auf maximal 35 PS begrenzt so lange, wie die Pumpe P„ bei 50 PS betrieben wird, und die Pumpe P-, die unterhalb 15 PS läuft, kann bis zu 15 PS ausgenutzt werden.

Wenn nun, wie dies in Fig. 9d dargestellt ist, die Pumpe P₂ weiterhin bei 35 PS läuft und die Leistung der Pumpe P₁ ausgehend von 15 PS langsam erhöht wird, bleibt der Ausgangsdruck X₁ der Pumpe P₁ mit der Steueröffnung L₃ verbunden, da der Druck X₁ noch niedriger ist als der Ausgangsdruck X„ der Pumpe P„, wobei der Druck X beginnt, den Kolben Rj nach unten zu bewegen, der unter der Gegenkraft der Feder entsprechend 15 PS Pumpenleistung steht, wobei der Kolben R₃ seine volle Auslenkstellung . erhält, wenn die verbrauchte Leistung W der Pumpe P₁ 35 PS erreicht.

Infolge dieses Umstandes erniedrigt sich die ver brauchte Leistung W₃ der Pumpe P₃ so, wie dies vor her festgelegt ist, von 50 auf 30 PS, während die verbrauchte Leistung W der Pumpe P₁ sich von 15

030021/0889

- ys -

auf 35 PS verändert.

Wie vorstehend ausgeführt, hat jede Pumpe unter dem Einfluß durch die verbrauchte Leistung der anderen Pumpen ihre Grenzleistung eingestellt innerhalb des in Fig. 10 dargestellten begrenzten Bereiches und wird folglich innerhalb der maximalen Leistung von 100 PS der Antriebsmaschine getrieben. Diese Bedingungen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.

	50	45	Tabel	le I	25	Einheit:	PS
^wi	50	45	40	35	35	15
^W2	0	10	40	35	40	35
^W3		20	30	50

Total 100 100 100 100 100 100

wobei P₁ oder P₀ ^ 15"*ί· P„ — 50 P oder P ^ 25*-P = 40 P₁ oder P₂ ^ 35¹S^P₃ i£ 30

Zu Fig. 2 sei folgendes angenommen: Die maximale Grenzleistung der Pumpen P₁, P₀, P„ und P. ist entsprechend W max, W„ max, W„ max und W. max. Die minimale Grenzleistung der Pumpen ist W min, W_ min, W min und W min. W max = W_g max = 60 PS, W₃ max = W₄ max = 50 PS, W₁ min = W₃ min = 50 PS

030021/0889

und W₃ min = W₄ min = 30 PS. Ferner sei angenommen, daß die Kolgen R₁ (R₃) und R₃ (R ) sich nicht eher anfangen zu bewegen bevor nicht der Steuerdruck 10 PS entspricht bzw. einen entsprechenden Wert erreicht hat, und daß sie ihren vollen Hub (Minimalleistung) erreichen bei und oberhalb jeweils einem Druck, der 20 und 30 PS entspricht.

Für den Fall, daß die Maximalleistung der Antriebsmaschine 160 PS entspricht, ist die verbrauchte Leistung jeder Pumpe entsprechend der Tabelle 2, wobei die Gesamtleistung die Maximalleistung der Antriebsmaschine von 160 PS nicht überschreitet.

	60	60	Tabelle	55	2	55	55	50	Einheit	: PS
^wi	60	20	60	55	20	10	50	50	50
^W2	30	40	10	30	40	50	30	20	10
^W3	10	10	50	15	15	15	30	40	50
^W4		10			40	50

Total 160 130 130 155 130 130 160 150 160

Die Grundlage für die vorstehende Berechnung sei nachfolgend erläutert.

W ist gesteuert zwischen 50 und 60 PS durch die Belastungsleistung von W.^auch wenn W voll belastet ist. Gleichermaßen ist W zwischen 30 un 50 PS durch W₁ gesteuert. Die Beziehung ist in

030021/0889

294608*

Fig. 2b dargestellt. Die Werte der Grenzleistungen in den Steuerbereichen sind durch folgende Gleichungen berechnet:

• W- max - W min = W₁ max - (W₄ -10) ....(1)

wobei W_tmin — W ^-W max_y

W max - W min W₄= W₄max - (W₁-IO) ....(2)

wobei W.mini: W. £r W.max, 4 4 4'

wobei W₁ durch W„ und W₄ durch W ersetzt werden kann.

Wird nun das Geringste W als W = 15 festgelegt, dann ergibt sich aus der Gleichung (1)

^wi ^{= 60} - iü^T§ <¹⁵ - ¹⁰> ^{= 55}·

Wenn weiterhin das Zweite, geringste W bei W₂ = festgelegt wird, dann ergibt sich aus der Gleichung (2)

^W3 ^{= 50} - ⁽¹⁵ - ¹⁰> ^{= 55}·

woraus sich ergibt, daß

030021/0889

W₁ = 55, W₂ = 20, W₃ = 40 und W₄ =15,

was die Werte darstellt, die in Tabelle 2 in der fünften Kolonne von links aufgeführt sind.

Wenn entsprechehd W₂ = 10, dann ergibt sich ^W3 ^{= 50} *

3 ^{= 50} *

und wenn der geringste Wert W bei W. = 15 festgelegt wird, dann ist

^Wl ^{= 60} " C¹⁵"¹⁰) = 55,

voraus sich ergibt, daß W₁ = 55, W₃ = 10, W₃ = und W. = 15, was den Werten in der sechsten Kolonne der Tabelle 2 von links entspricht.

Setzt man in einem weiteren Beispiel W„ = W = 30, dann ergibt sich aus der Gleichung (1)

W₁ = W₂ - 60 - (30-10) =

Obwohl W₁=Wo^{3 40} erhalten wurden, muß W entsprechend der Gleichung (1) zwischen 50 und liegen, also W₁ = W₃ = 50. Dies sind die Werte der siebten Kolonne der Tabelle 2.

Setzt man im nächsten Beispiel W₁ = W„ 50, dann ist

030021/0889

- γί -

Q.5

^W3 ^{= W}4 ^{= 50} -

3 4 30 - 10 ^v

Jedoch muß gemäß der Gleichung {2) W = W =■■ 30 sein. Dies sind die Werte in der achten Kolonne der Tabelle 2. Die Werte der restlichen Kolonnen in Tabelle 2 sind auf gleiche Weise kalkuliert.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten System steuert die am geringsten angetriebene Pumpe des Paares der weniger stark angetriebenen Pumpen die Grenzleistung des anderen Paares der stärker angetriebenen Pumpen, von denen die weniger stark angetriebene Pumpe die Grenzleistung der anderen Pumpe in dem Paar der weniger angetriebenen Pumpen steuert.

ähnlich ist die einem Paar von Pumpen zugeführte Leistung bzw. die von diesem aufgenommene Leistung stets mit Auswahlventilen durch den Druck der Pumpe mit der geringeren Leistung des anderen Paares in diesem System gesteuert und durch den kombinierten Druck des anderen Paares des Pumpen in dem System sowie mit einer vorausgewählten Kombination eines Druckauswahlventils oder mehrerer Druckauswahlventile mit einer oder mehrerer Kippsteuerungen mit abgestuftem Kolben.

Der benutzte Terminus für die minimale Grenzleistung

W . meint den untersten Wert im Bereich der Grenzmln

leistung, wobei die Pumpe in der Lage ist, auch bei einer Leistung unterhalb W . zu arbeiten.

min

In Fig. 3 ist folgendes angenommen: W..max = W_omax = 60PS;

1 Ct

030021/0889

W~max + W.max = 100 PS (es kann ebenso VLmax f W.max sein); W.min = W-inin = 50 PS; VUnin + W₄min = 60 PS; Die Leistung der Antriebsmaschine ist 160 PS; Die Kippsteuerung arbeitet nicht, wenn der den Steueröffnungen L- und L' Code¹* ^L ₂ ^{und L}*2^ ^zu&eführte Gesamtdruck unterhalb des 40 PS äquivalenten Wertes liegt, und erreicht die minimale Grenzleistungsposition bei einem Druck, der 60 PS äquivalent ist.

Die von jeder Pumpe verbrauchte Leistung ist in diesem Falle wie in Tabelle 3 aufgelistet, wobei die Pumpen innerhalb der maximalen Grenzleistung der Arbeitsmaschine arbeiten. Jedoch ist die Ausnutzungseffektivität geringer als die nach dem Beispiel in Fig. 2 (Tabelle 2) wegen der geringeren Zahl von Druckauswahlventilen.

	60	60	60	Tabelle	3	55	55	Einheit: PS	50	t	50
^Wl	60	15	10	55	15	10	50	15	8O⁺	V
^W2				55			50		50
^W3	40	40	40		50	50			—
				50			60	So
^W4

TOTAL 160 115 110 160 120 115 160 145

Wenn für den Fall der Fig. 4 die gleichen Annahmen angewendet werden wie in Fig. 3, bleiben alle Werte die gleichen mit Ausnahme des mit einem Sternchen versehenen Wertes, der sich auf 90 PS ändert voraus-

030021/0889

gesetzt,daß die Pumpe P₄ immer bei oder oberhalb 40 PS betreibbar ist.

Für die Ausführungsform gemäß Fig. 5 sei folgendes

angenommen: Vf max = W^max = 55 PS; W„max = W₄max = 40 PS;

W₅max = 20 PS;

= 30 PS; Y^min =

= 30PS;

Die Kippsteuerung C₁ (C₀) steuert die Leistung bei

J. £

10 PS bei jeder 10 PS entsprechenden Druckänderung an den Steueröffnungen L₁ (L₀) und L'(L'_O); Die Kippsteuerung C„ (C.) steuert die Leistung bei 10 PS bei jeder 10 PS entsprechenden Druckänderung an der Steueröffnung L₃ (L ); Die maximale Leistung der Antriebsmaschine ist 140 PS.

Die von jeder Pumpe verbrauchte Leistung ist in Tabelle 4 ersichtlich, wobei die insgesamt verbrauchte Leistung der Pumpen gleich oder unterhalb der Maximalleistung der Antriebsmaschine liegt.

	55	50	Tabel	Ie 4	35	30	Einhei	t: PS
^Wl	55	50	45	40	35	30	0	0
^W2			45	40			35	25
^W3	30	40			70	80		40
^W4			50	60			80	40
^W5	140	140			140	140		20
Total		140	140		115	125

Gemäß Fig. 6 ist die Pumpe P₂ so angeordnet, daß sie

030021/0889

immer bei der Maximalleistung ohne Beeinflussung durch die beiden anderen Pumpen P₁ und P arbeitet. Wenn demzufolge eine der beiden anderen Pumpen näher an die Maximalleistung herankommt, kommt die verbleibende Pumpe näher an den unbelasteten Zustand, bei dem eine Pumpe unbelastet läuft und die anderen beiden Pumpen bei voller Belastung (Maximalleistung) arbeiten. Im Beispiel gemäß Fig. 1 ist eine solche Kombination nicht möglich, da die Pumpen P. (oder P«) und P₃ bei Maximalleistung arbeiten, während P₁, (oder P) unbelastet läuft.

Gemäß der vorstehend erläuterten Erfindung werden Druckauswahlventile benutzt zur Steuerung der Leistungen der Pumpen einer Mehrpumpeneinheit, wobei der niedrigere Druck von zwei Pumpen ausgewählt wird, um die anderen Pumpen zu steuern, wodurch es sehr leicht wird, die Arbeitsweise einer Mehrpumpeneinheit innerhalb der Maximalleistung der Antriebsmaschine zu steuern.

Außerdem kann mit dieser Anordnung die Zahl der Stufen der Steuerkolben reduziert werden auf ein Maß unterhalb des bei einer bekannten Anordnung, wobei ferner die Zahl der erforderlichen Leitungen herabgesetzt ist und wobei der Aufbau des Druckauswahlventils so einfach wird wie der eines Schieberventils, so daß kein Teil eine hohe Konzentrizität erfordert, wie dies bei einem abgestuften Steuerkolben der Fall ist, womit eine hohe Betriebssicherheit garantiert ist.

030021/0889

Claims

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. R. LEMCKE

DR.-ING. H. J. BROMMER

AMALIENSTRASSE 28

KARLSRUHE 1

Patentansprüche

f 1J Leistungssteuersystem für eine Mehrpumpx'eneinheit mit mehr als zwei Pumpen mit veränderbarem Volumen wobei wenigstens zwei der Pumpen die gleiche Leistungsfähigkeit aufweisen und alle Pumpen von einer einzigen Maschine angetrieben werden,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Steuersystem ein Druckauswahlventil aufweist, dem der Druck zweier Pumpen gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird, dai3 der niedrigere Druck durch das Druckauswahlventil ausgewählt und einem Steuerteil einer Kippsteuerung an wenigstens einer der anderen Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird, und daß gleichzeitig der Ausgangsdruck der anderen Pumpen einem Steuerteil einer Kippsteuerung an wenigstens einer der beiden genannten Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird, die die gleiche Leistungsfähigkeit haben.
2. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen wenigstens zwei Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleiche Leistungsfähigkeit einschließen.
3. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch

030021 /0889

OR₁GINAL INSPECTED

_₂_ 294608A

gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck zweier Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit über ein Druckauswahlventil einem Steuerteil einer Kippsteuerung einer anderen Pumpe mit veränderbarem Volumen zugeführt wird und 'daß gleichzeitig der Ausgangsdruck dieser anderen Pumpe direkt dem Steuerteil der Kippsteuerung der beiden Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird.
4. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck zweier erster Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit über ein Druckauswahlventil den Steuerteilen der Kippkontrollen zweier zweiter Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Kapazität zugeführt wird und daß gleichzeitig der Ausgangsdruck der beiden zweiten Pumpen mit veränderbarem Volumen über ein anderes Druckauswahlventil den Steuerteilen von Kippsteuerungen an den beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird.
5. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck zweier erster Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit über ein Druckauswahlventil den Steuerteilen von Kippsteuerungen zweier zweiter Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird, die nicht notwendig die gleiche Leistungsfähigkeit haben, und daß gleichzeitig

030021/0889

der Ausgangsdruck der beiden zweiten Pumpen mit variablem Volumen direkt über andere Leitungen den Steuerteilen von Kippsteuerungen der beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird.
6. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck zweier erster Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit über ein Druckauswahlventil den Steuerteilen von Kippsteuerungen zweier zweiter Pumpen mit veränderbaren Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird und daf3 gleichzeitig der Ausgangsdruck der beiden zweiten Pumpen mit variablem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit über ein anderes Druckauswahlventil zweiten Steueröffnungen von Kippsteuerungen an den beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird und daß der Ausgangsdruck einer dritten Pumpe mit veränderbarem Volumen direkt jeder der ersten Steueröffnungen an den beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird.
7. Leistungssteuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck einer der beiden zweiten Pumpen mit veränderbarem Volumen direkt der ersten Steueröffnung einer der beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird und ebenso der zweiten Steueröffnung der anderen der beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit

030021 /0889

und daß gleichzeitig der Ausgangsdruck der anderen der beiden zweiten Pumpen mit veränderbarem Volumen direkt und umgekehrt der zweiten Steueröffnung der einen der beiden ersten Pumpen mit variablem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit und ebenso der ersten Steueröffnung der anderen der beiden ersten Pumpen mit variablem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird.
8. Leistungskontrollsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck einer der beiden zweiten Pumpen mit variablem Volumen direkt jeder ersten Steueröffnung der beiden ersten Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird und daß gleichzeitig der Ausgangsdruck der anderen der beiden zweiten Pumpen mit variablem Volumen direkt jeder zweiten Steueröffnung der beiden ersten Pumpen mit variablem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird.
9. Leistungssteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck einer vierten Pumpe mit veränderbarem Volumen direkt jeder ersten Steueröffnung der beiden zweiten Pumpen mit veränderbarem Volumen zugeführt wird.
10. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck der anderen Pumpen direkt einem Steuerteil einer Kippsteuerung an mindestens einer der beiden Pumpe mit veränderbarem Volumen und gleicher Leistungsfähigkeit zugeführt wird.

030021/0889
11. Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck der anderen Pumpen über ein Druckauswahlventil einem Steuerteil einer Kippsteuerung an mindestens einer der beiden Pumpen mit veränderbarem Volumen und gleicher Kapazität zugeführt wird.

030021/0889