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Hydrostatische Einrichtung mit einer einstellbaren Pumpe
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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Einrichtung gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Dem Prinzip der Bedarfsstromregelung ("load sensing") entsprechend
muß der federseitige Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils von dem Druck
beaufschlagt werden, mit dem der jeweils von der Pumpe beaufschlagte Verbraucher
beaufschlagt ist. Kann die Pumpe wahlweise zu einem von mehreren Verbrauchern fördern,
so muß dafür gesorgt werden, daß der federseitige Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils
tatsächlich immer mit der Leitung verbunden ist, die zum jeweils beaufschlagten
Verbraucher führt. Es muß aber auch vermieden werden, daß über die zu diesem Steuerdruckraum
des Bedarfsstromregelventils führende Leitung ein Austausch von Druckmittel zwischen
den zu verschiedenen Verbrauchern beziehungsweise Verbrauchergruppen führenden Leitungen
erfolgt.
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Dabei ist insbesondere möglich, daß zwei Leitungen zu je einem Verbraucher
beziehungsweise einer Verbrauchergruppe führen, die auf unterschiedlich hohen Maximaldruck
ausgelegt sind, wobei dementsprechend an jede Leitung ein Druckbegrenzungsventil
angeschlossen ist und diese beiden Druckbegrenzungsventile auf unterschiedlich hohe
Grenzdrücke aus-
gelegt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, daß bei einer Einrichtung
der genannten Gattung mit geringem Aufwand zuverlässig erreicht wird, daß der federseitige
Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils von dem jeweils maßgeblichen Druck
beaufschlagt ist, wobei die Gefahr von Fehlverbindungen ausgeschaltet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Anwendung eines Umschaltventils wird gesichert, daß jeweils die den höheren
Druck führende Leitung mit dem federseitigen Steuerdruckraum des Bedarfstromregelventils
verbunden ist und daß andererseits kein Druckmittel zu dem jeweils nicht angesteuerten
Verbraucher beziehungsweise der jeweils nicht angesteuerten Verbrauchergruppe abfließen
kann. Das Bedarfsstromregelventil ist zweckmäßigerweise als ein federbelastetes
Dreianschluß/Zweistellungswegeventil ausgestaltet, dessen Federkraft auf das vorgesehene
Druckgefälle an der Messdrosselstelle, welches bei demjenigen Strom auftritt, der
jeweils durch Einstellung der Drosselstelle angefordert wird, abgestimmt ist.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand des in Form eines Schaltschemas
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Leitung T ist eine Saugleitung, die in einen drucklosen Spefcherbehälter
2 führt. An die Leitung 1 ist der Sauganschiuß einer Konstantpumpe 3 angeschlossen,
an deren Druckanschluß eine Leitung 5 angeschlossen ist, die zu einem Filter 6 führt,
an dessen Ausgang eine Leitung 7 angeschlossen ist, die zum Sauganschluß einer einstellbaren
Pumpe 8 führt9 deren Stellglied 9 mit einem als Differential kolben ausgestal teten
Stell kolben 10 verbunden ist, vor dessen großer Stirnflache ein Druckraum 11 gebildet
ist und vor dessen kleiner Ringstirnfläche ein zweiter Druckraum 1.2 in einem Stellzyl-inder
13 gebildet ist An den. Druckanschl uB der einstellbaren Pumpe 8 ist eine Förderleitung
14 angeschlossen.
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An die Leitung 7 ist weiterhin eine Zwei-gleitung 15 angeschlossen,
die zu einer Konstantpumpe 16 führt und an die weiterhin eine. Konstantpumpe 17
17 angeschlossen ist Die Pumpen 3,- 8, 16 -und 17 werden gemeinsam- von der gleichen
Primärenerglequelle angetrieben.
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Die jeweilige Einstellage des Stellglledes 9 der. einstellbaren..Pumpe
8 wird über eine mechanische Mitnahme 18 auf
das Leistungssteuerventil
19 übertragen.
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An die Förderleitung-14 der einstellbaren Pumpe 8 ist außerhalb des
in der Zeichnung dargestellten Bereichs mindestens ein Verbraucher hydraulischer
Energie angeschlossen.
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An die Forderleitung 20 der Konstantpumpe 16 ist außerhalb des in
der Zeichnung dargestellten Bereiches ein weiterer Verbraucher, beispielsweise bei
einem Bagger der Schwenkwerkmotor, angeschlossen und an die Förderleitung 21 der
Konstantpumpe 17 ist ein weiterer 'Verbraucher angeschlossen, vorzugsweise ein Verbraucher
von Hilfsenergie-wie eine Steuereinrichtung.
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An die Förderleitung 14 der einstellbaren Pumpe 8 ist eine Steuerdruckleitung
22 angeschlossen, von der aus eine Zweigleitung 23 abzweigt. Von dieser zweigt eine
Zweigleitung 24 ab, die zu einem Eingangsanschluß des als Drei-anschluß/Zweistellungswegeventil
ausgestalteten Steuerventils 19 führt. Eine weitere Zweigleitung 25, die von der
Leitung 23 ausgeht, führt zu einem Eingang des ebenfalls als Dreianschluß/Zweistellungswegeventil
ausgestalteten Bedarfsstromregelventils 26 f (t.'load-sensing-Yentil'). Zu'dem der
Feder gegenüberliegenden Steuerdruckraum dieses Ventils 26 führt eine Zweigleltung
27, die ebenfalls von der Steuerdruckzweigleltung, 23 abzweigt. Gie Feder dieses
Bedarfsstromregelventils 26 ist auf ein Druckgefälle von beispielsweise 15 bar ausgelegt
und zu dem federzeitigen Steuerdruckraum dieses8edarfsstromregelventfls 26 führt
eine Lastmeldesignalleitung 28, in der S.eweils-der Druck'vor dem von der einstellbaren
Pumpe 8 beaufschlagten Verbraucher ansteht.
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An die Steuerdruckleitung 22 ist ein Eingang eines drucknhhXlrs nchd
ten¢1en WQchselvent11s 29 angeschlossen, an dessen zweiten Eingang die Leitung 30
angeschlossen ist, die mit der Förderleitung 21 der Pumpe 17 in Verbindung steht.
An den Ausgang dieses Wechselventils 29 ist eine Steuerdruckleitung 31 angeschlossen,
die mit dem kolbenstangenseitigen Druckraum 12 des Stel.lzylinders 13 verbunden
ist. Mit dem kolbenseitigen Druckraum 11 dieses Stellzylinders ist eine Steuerdruckleitung
32 verbunden, die über eine Uberbrückungsleitung 33 und eine Steuerdruckleitung
34 zu der Leitung 35 führt,' die von dem Leistungssteuerventil 19 zu dem Zusatzventil
36 führt, welches als federbelastetes Zweianschluß/Zweistellungswegeventil ausgestaltet
ist, dessen Federseite durch eine Entlastungsleitung 37 mit dem drucklosen Behälter
2 verbunden ist und dessen der Feder gegenüberliegender Steuerdruckraum durch eine
Steuerdruckleitung 38 mit der Leitung 7 verbunden ist Dabei ist die Feder derart
ausgelegt, daß dann, wenn der Druck in der Leitung 7 größer als ein vorbestimmter
Wert von beispielsweise 0,7 bar ist, das Zusatzventil 36 sperrt, während dann, wenn
in der Leitung 7 der Druck unter diesen vorbestimmten Grenzwert absinkt, das Zusatzventil
36 die Leitung 35 mit der Leitung 39 verbindet, die ihrerseits an die Leitung 31
und damit an den kolbenstangenseitigen Druckraum 12 des Stellzylinders 13 angeschlossen
ist.
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Die Wirkungsweise dieses Zusatzventils 36 ist also derart, daß dann,
wenn der Druck in der Leitung 7 und damit am Anschluß der einstellbaren'Pumpe 8
unter den vorgegebenen Grenzwert, beispielsweise 0,7 bar, sinkt, durch das Zusatzventil
36 die beiden Druckräume li und lZ im Stellzylinder 13 miteinander verbunden werden
so daß die ein stellbare Pumpe 8 in die Nulihublage eingestellt wird.
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Die Förderleitung 14 führt außerhalb des In der Zeichnung dargestellten
Bereiches zu einem Steuergerätsystem, durch das willkürlich eine von mehreren Leitungen,
von denen jede zu einem Verbraucher hydraulischer Energie führt, mit der Förderleitung
14 verbunden werden kann. Die Leitung 40 ist die Lastdruckmeldeleitung, die einem
dieser Verbraucherzugeordnet ist und die Leitung 41 ist Lastdruckmeldeleitung, die
dem anderen Verbraucher zugeordnet ist. Dabei ist der Verbraucher, dem die Lastdruckmeldeleitung
40 zugeordnet ist, für ein Druckniveau mit einem bestimmten maximalen Druck von
beispielsweise 400 bar ausgelegt. Der Druck in dieser Lastdruckmeldeleitung 40 wird
durch ein Druckbegrenzungsventil 42 begrenzt, welches auf einen Druck eingestellt
ist, der in einem bestimmten Sicherheitsabstand unterhalb des Maximaldruckes des
zugeordneten Verbrauchers liegt, wobei der Druck in der in der Zeichnung nicht mehr
dargestellten, von dem Steuersystem zu dem Verbraucher führenden Leitung durch den
Verbraucher bestimmt wird und entsprechend dem durch die Messdrosselstelle des Bedarfsstromregelsystems
vorgegebenen Druckgefälle unter dem Druck liegt, der in der Förderleitung 14 herrscht.
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In ebensolcher Weise ist die Leitung 41. die Lastdruckmeldeleitung,
die an die zu einem zweiten Verbraucher führende Leitung angeschlossen Ist, wobei
dieser zweite Verbraucher ebenfalls für einen bestimmten Maximaldruck ausgelegt
ist, wobei jedoch der Maximaldruckwert für diesen zweiten Verbraucher niedriger
ist als der Maximaldruck des der Lastdruckmeldeleitung 40 zugeordneten Verbrauchers,
beispielsweise ist der der Lastdruckmeldeleitung 41 zugeordnete Verbraucher auf
einen maximalen Druck von 350 bar ausgelegt. Der Druck in der Lastdruckmeldeleitung
41 wird durch das Druckbegrenzungsventil 43 begrenzt, wobei der Grenzdruck, auf
den dieses Druckbegrenzungsventil 43 ausgelegt Ist, ebenfalls um einen be-
stimmten
Sicherheitsabstand tiefer liegt als der Maximaldruck des der Lastdruckmeldeleitung
41 zugeordneten Verbrauchers. Bei Öffnen eines der Überdruckventile 42 oder 43 wird
durch das Jeweils geöffnete Überdruckventil 42 oder 43 Druck aus diesem in eine
Ablaufleitung 44 abgelassen, die zu dem drucklosen Behälter 2 führt.
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Der Druck, der an dem jeweils von der einstellbaren Pumpe 8 beaufschlagten
Verbraucher ansteht, soll über die Lastdruckmeldeleitung 28 auf den federseitigen
Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 wirken Zu diesem Zweck' sind die beiden
Lastdruckmeldeleitungen 40 und 41 an je einen Eingangsanschluß eines druckabhängig
umschaltenden Umsteuerventils 45 angeschlossen, an dessen Ausgang die Lastdruckmeldeleitung
28 angeschlossen ist, die an den federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils
26 angeschlossen ist.
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Auf den federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils wirkt
also der an dem Verbraucher tatsächlich anstehende Lastdruck, während auf den entgegengesetzten
Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 der in der Förderleitung 14 anstehende
Druck wirkt, der um soviel höher ist als der am Verbraucher anstehende und damit
in der jeweils zugeordneten Lastdruckmeldeleitung 41 beziehungsweise 40 anstehende
Druck,wie durch die Messdrosselstelle und die Auslegung des Bedarfsstromregelsystems
vorgegeben. Andererseits ist durch die Überdruckventlle 42- und 43 der Druck in
den Lastdruckmeldeleitungen 40 und 4.1 begrenzt. Steigt die Belastung des Jeweils
von der Pumpe 8 beaufschlagten Verbrauchers, so steigt damit sowohl einerseits der
Druck in der zugeordneten Lastdruckmeldeleitung 40 beziehungsweise 41 als auch der
Druck in der Förderleitung 14. Das gilt bis zum Erreichen des Grenzdruck in dem
jeweils zugeordneten Druckbegrenzungsventil 42 beziehungsweise 43. Wird dieser Grenzdruck
erreicht, steigt der Druck in der Lastdruck-
meldeleitung 40 oder
41 und damit 28 und damit im federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils
26 nicht weiter an, wohl aber steigt der Druck in der Förderleitung 14 und damit
in der Steuerleitung 27 weiter an mit der Folge, daß der Schieber des Bedarfsstromregelventils
26 derart verschoben wird, daß dieser die Leitung 25 mit der von dem Leistungssteuerventil
19 ausgehenden Leitung verbindet mit der Folge, daß die Einstellung der einstellbaren
Pumpe 8 in Richtung auf die Nullhublage verändert wird.
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Das Leistungssteuerventil 19 soll die der Primärenergiequelle abgenommene
Leistung begrenzen und verhindern, daß die Primärenergiequelle überbelastet wird
und soll zu diesem Zweck sowohl den Druck in der Förderleitung 14 der einstellbaren
Pumpe als auch den Druck in der Förderleitung 20 der Konstantpumpe 16 berücksichtigen.
Deshalb ist ein Steuerdruckraum des Leistungssteuerventils 19 über die Steuerdruckleitung
46 an die Leitung 31 angeschlossen, während der zweite Steuerdruckraum des Leistungssteuerventils
19 über die Steuerdruckleitung 47 an die Förderleitung 20 der Konstantpumpe 16 angeschlossen
ist. Steigt die Summe der Förderdrücke, so wird durch das Leistungssteuerventil
19 eine Verbindung zwischen den Leitungen 14, 22, 23, 24 und der Leitung 35 hergestellt
mit der Folge, daß beide Druckräume in dem Stellzylinder 13 mit gleichem Druck beaufschlagt
sind und in Folge der kleineren auf der Kolbenstangenseite des Stellkolbens 10 wirkenden
Kraft die einstellbare Pumpe 8 auf kleineres Hubvolumen pro Umdrehung gestellt wird.
Da durch die Druckbegrenzungsventile 42 und 43 nicht der in der zum jeweiligen Verbraucher
führenden Leitung geführte Strom abgelassen zu werden braucht sondern nur die jeweiligen
Lastdruckmeldeleitungen 40 beziehungsweise 41 entlastet zu werden brauchen, können
die Druckbegrenzungsventile 42 und 43 sehr klein sein. Trotzdem wird eine Druckabschne1de-
Wirkung
erzielt, da bei Erreichen des Grenzdruckes vor dem Verbraucher mittels des ßedarfsstromregelventiles
26 die Pumpe 8 auf kleineresHubvolumen eingestellt und dadurch ein weiterer Druckanstieg
verhindert wird.
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Um zu verhindern, daß in der Leitung 7 ein unzulässig hoher Druck
entsteht, ist an diese eine Leitung 49 angeschlosseng die zu einem Überdruckventil
50 führt, dessen Ausgang wiederum an die Leitung 1 angeschlossen ist. Weiterhin
ist parallel zu dem Filter 6 eine Umgehungsleitung 51 geschaltet in der ein Rücklaufsperrventil
52 angeordnet ist.
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Die Konstantpumpe 3 sowie die einstellbare Pumpe 8 mit deren Stelleinrichtung
10 bis 13 und die Konstantpumpe 16, sowie der Filter 6 und die Leitungen und Ventile
49 bis 52 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 53 angeordnet, während die Ventile 26,
19 und das Zusatzventil 36 sowie die Überdruckventile 42 und 43 in einem gemeinsamen
Gehäuse 54 angeordnet sind, welches an das Gehäuse 53 angeflanscht ist. Die Pumpe
17 ist in einem weiteren Gehäuse 55 angeordnet, welches ebenfalls an das Gehäuse
53 angeflanscht ist, derart, daß die Pumpen 39 8, 16 und 17 von der gleichen in
der Zeichnung nicht dargestellten Eingangswelle aus angetrieben werden. Dabei können
die Pumpen 8 und 16 als eine Doppelpumpe mit gemeinsamer Zylindertrommel ausgestaltet
sein.
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Das druckabhängig umschaltende Wechselventil 29 ist in einem Gehäuse
56 angeordnet und das druckabhängig umschaltende Ventil -45 Ist in einem Gehäuse
57 angeordnet.
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Die beiden Gehäuse 56 und 57 sind an das Gehäuse 54 derart angeflanscht,
daß jeweils die sinngemäß zugeordneten Anschlüsse aneinander anschliessen;