DE3401775C2 - Hydrostatische Einrichtung mit einer einstellbaren Pumpe - Google Patents
Hydrostatische Einrichtung mit einer einstellbaren PumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Einrichtung gemäß Oberbegriff des
Patentanspruchs.
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, wie dies in der DE-OS 21 59 766 beschrieben ist, so muß dafür gesorgt
werden, daß der federseitige Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils
tatsächlich immer mit der Leitung verbunden ist, die jeweils zum 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 bzw. Verbrauchergruppen
führenden Leitungen erfolgt. Dies geschieht mit Hilfe von Wechselventilen.
Die solcherart aufgebaute hydrostatische Einrichtung weist ausschließlich Verbraucher
auf, die auf demselben Maximaldruck ausgelegt sind. Die Druckabsicherung der
einzelnen Verbraucher erfolgt durch ein gemeinsames Druckbegrenzungsventil, welches
auf der Druckseite der Pumpe angeordnet ist, und durch eine Vorrichtung zur Druckab
schneidung, die bei Erreichen eines bestimmten Druckes das Fördervolumen der
Pumpe so weit verringert, daß der Druck gerade aufrechterhalten wird. Die Vorrichtung
zur Druckabschneidung hat gegenüber einem Druckbegrenzungsventil den Vorteil, daß
nicht unnötig Druckmittel abfließt und somit Energie eingespart wird.
Mit der beschriebenen Einrichtung ist es nicht möglich, zwei Verbraucher oder
Verbrauchergruppen mit unterschiedlichen Maximaldrücken abzusichern.
Die DE 27 22 238 A1 und die DE 26 31 876 A1 zeigen den einzelnen Verbrauchern
zugeordnete Druckbegrenzungsventile, es erfolgt jedoch keine Rückwirkung auf die
Pumpe, so daß das Fördervolumen der Pumpe nicht vermindert werden kann und
somit auch die Verluste nicht reduziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei einer Einrichtung der genannten Art
mit geringem Aufwand sowohl zuverlässig erreicht wird, daß der federseitige Steuer
druckraum des Bedarfsstromregelventils von dem jeweils maßgeblichen Druck
beaufschlagt ist, wobei die Gefahr von Fehlverbindungen ausgeschaltet sein soll, als
auch, daß darüber hinaus die Druckabschneidung für Verbraucher oder Verbraucher
gruppen mit unterschiedlichen Grenzdrücken verwendbar ist.
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 Lastdruckmeldeleitung mit dem federseitigen Druckraum des
Bedarfsstromregelventils verbunden ist und daß andererseits kein Druckmittel zu den
jeweils nicht angesteuerten Verbrauchergruppen bzw. der jeweils nicht angesteuerten
Verbrauchergruppe abfließen kann. Dabei ist insbesondere möglich, daß zwei
Lastdruckmeldeleitungen je einem Verbraucher bzw. einer Verbrauchergruppe
zugeordnet sind, die auf unterschiedlich hohen Maximaldruck ausgelegt sind, wobei
dementsprechend an jede Lastdruckmeldeleitung ein Druckbegrenzungsventil
angeschlossen ist und diese beiden Druckbegrenzungsventile auf unterschiedlich hohe
Grenzdrücke ausgelegt sind. 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.
Im folgenden ist die Erfindung anhand des in Form eines Schaltschemas dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Leitung 1 ist eine Saugleitung, die in einen drucklosen
Speicherbehälter 2 führt. An die Leitung 1 ist der Saug
anschluß 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 führt, deren Stellglied 9 mit einem als
Differentialkolben ausgestalteten Stellkolben 10 ver
bunden ist, vor dessen großer Stirnfläche ein Druckraum 11
gebildet ist und vor dessen kleiner Ringstirnfläche ein
zweiter Druckraum 12 in einem Stellzylinder 13 gebildet
ist. An den Druckanschluß der einstellbaren Pumpe 8 ist
eine Förderleitung 14 angeschlossen.
An die Leitung 7 ist weiterhin eine Zweigleitung 15 ange
schlossen, die zu einer Konstantpumpe 16 führt und an die
weiterhin eine Konstantpumpe 17 angeschlossen ist. Die
Pumpen 3, 8, 16 und 17 werden gemeinsam von der gleichen
Primärenergiequelle angetrieben.
Die jeweilige Einstellage des Stellgliedes 9 der einstell
baren Pumpe 8 wird über eine mechanische Mitnahme 18 auf
das Leistungssteuerventil 19 übertragen.
An die Förderleitung 14 der einstellbaren Pumpe 8 ist
außerhalb des in der Zeichnung dargestellten Bereichs
mindestens ein Verbraucher hydraulischer Energie ange
schlossen.
An die Förderleitung 20 der Konstantpumpe 16 ist außer
halb des in der Zeichnung dargestellten Bereiches ein
weiterer Verbraucher, beispielsweise bei einem Bagger
der Schwenkwerkmotor, angeschlossen und an die Förder
leitung 21 der Konstantpumpe 17 ist ein weiterer Ver
braucher angeschlossen, vorzugsweise ein Verbraucher
von Hilfsenergie wie eine Steuereinrichtung.
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 Dreianschluß/Zweistellungswegeventil ausge
stalteten Steuerventils 19 führt. Eine weitere Zweig
leitung 25, die von der Leitung 23 ausgeht, führt
zu einem Eingang des ebenfalls als Dreianschluß/Zwei
stellungswegeventil ausgestalteten Bedarfsstromregel
ventils 26 ("load-sensing-Ventil"). Zu dem der Feder
gegenüberliegenden Steuerdruckraum dieses Bedarfsstromregelventils 26
führt eine Zweigleitung 27, die ebenfalls von der
Zweiglleitung 23 abzweigt. Die Feder dieses
Bedarfsstromregelventils 26 ist auf ein Druckgefälle
von beispielsweise 15 bar ausgelegt und zu dem feder
seitigen Steuerdruckraum dieses Bedarfsstromregelventils 26
führt eine Lastmeldesignalleitung 28, in der jeweils der
Druck vor dem von der einstellbaren Pumpe 8 beaufschlagten
Verbraucher ansteht.
An die Steuerdruckleitung 22 ist ein Eingang eines druck
abhängig umschaltenden Wechselventils 29 angeschlossen,
an dessen zweiten Eingang die Leitung 30 angeschlossen
ist, die mit der Förderleitung 21 der Pumpe 17 in Ver
bindung steht. An den Ausgang dieses Wechselventils 29
ist eine Steuerdruckleitung 31 angeschlossen, die mit
dem kolbenstangenseitigen Druckraum 12 des Stellzylinders 13
verbunden ist. Mit dem kolbenseitigen Druckraum 11 dieses
Stellzylinders ist eine Steuerdruckleitung 32 verbunden,
die über eine Überbrückungsleitung 33 und eine Steuerdruck
leitung 34 zu der Leitung 35 führt, die von dem Leistungs
steuerventil 19 zu dem Zusatzventil 36 führt, welches
als federbelastetes Zweianschluß/Zweistellungswegeventil
ausgestaltet ist, dessen Federseite durch eine Entlastungs
leitung 37 mit dem drucklosen Behälter 2 verbunden ist
und dessen der Feder gegenüberliegender Steuerdruckraum
durch eine Steuerdruckleitung 38 mit der Leitung 7 ver
bunden ist. Dabei ist die Feder derart ausgelegt, daß dann,
wenn der Druck in der Leitung 7 größer als ein vorbe
stimmter Wert von beispielsweise 0,7 bar ist, das Zusatz
ventil 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 ver
bindet, die ihrerseits an die Steuerdruckleitung 31 und damit an den
kolbenstangenseitigen Druckraum 12 des Stellzylinders 13
angeschlossen ist.
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 Zusatz
ventil 36 die beiden Druckräume 11 und 12 im Stell
zylinder 13 miteinander verbunden werden, so daß die ein
stellbare Pumpe 8 in die Nullhublage eingestellt wird.
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 Verbraucher
zugeordnet 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 Druckbe
grenzungsventil 42 begrenzt, welches auf einen Druck ein
gestellt 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 Be
darfsstromregelsystems vorgegebenen Druckgefälle unter dem
Druck liegt, der in der Förderleitung 14 herrscht.
In ebensolcher Weise ist die Leitung 41 die Lastdruck
meldeleitung, 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 Maximal
druck des der Lastdruckmeldeleitung 40 zugeordneten
Verbrauchers, beispielsweise ist der der Lastdruckmelde
leitung 41 zugeordnete Verbraucher auf einen maximalen
Druck von 350 bar ausgelegt. Der Druck in der Lastdruck
meldeleitung 41 wird durch das Druckbegrenzungsventil 43
begrenzt, wobei der Grenzdruck, auf den dieses Druckbe
grenzungsventil 43 ausgelegt ist, ebenfalls um einen be
stimmten Sicherheitsabstand tiefer liegt als der Maximal
druck des der Lastdruckmeldeleitung 41 zugeordneten Ver
brauchers. Bei Öffnen eines der Druckbegrenzungsventile 42 oder 43
wird durch das jeweils geöffnete Druckbegrenzungsventil 42 oder 43
Druck aus diesem in eine Ablaufleitung 44 abgelassen, die
zu dem drucklosen Behälter 2 führt.
Der Druck, der an dem jeweils von der einstellbaren Pumpe 8
beaufschlagten Verbraucher ansteht, soll über die Last
meldesignalleitung 28 auf den federseitigen Druckraum des Bedarfs
stromregelventils 26 wirken. Zu diesem Zweck sind die beiden
Lastdruckmeldeleitungen 40 und 41 an je einen Eingangs
anschluß eines druckabhängig umschaltenden Umsteuerventils (Umschaltventil) 45
angeschlossen, an dessen Ausgang die Lastmeldesignal
leitung 28 angeschlossen ist, die an den federseitigen
Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 angeschlossen ist.
Auf den federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26
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 zuge
ordneten Lastdruckmeldeleitung 41 beziehungsweise 40 an
stehende Druck, wie durch die Meßdrosselstelle und die
Auslegung des Bedarfsstromregelsystems vorgegeben. Anderer
seits ist durch die Druckbegrenzungsventile 42 und 43 der Druck
in den Lastdruckmeldeleitungen 40 und 41 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 Grenzdrucks 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 feder
seitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 nicht
weiter an, wohl aber steigt der Druck in der Förderlei
tung 14 und damit in der Zweigleitung 27 weiter an. Mit
der Folge, daß der Schieber des Bedarfsstromregelventils 26
derart verschoben wird, daß dieser die Zweigleitung 25 mit der
von dem Leistungssteuerventil 19 ausgehenden Leitung ver
bindet mit der Folge, daß die Einstellung der einstellbaren
Pumpe 8 in Richtung auf die Nullhublage verändert wird.
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 Förder
leitung 20 der Konstantpumpe 16 berücksichtigen. Deshalb
ist ein Steuerdruckraum des Leistungssteuerventils 19 über
die Steuerdruckleitung 46 an die Steuerdruckleitung 31 angeschlossen,
während der zweite Steuerdruckraum des Leistungssteuer
ventils 19 über die Steuerdruckleitung 47 an die Förder
leitung 20 der Konstantpumpe 16 angeschlossen ist. Steigt
die Summe der Förderdrücke, so wird durch das Leistungs
steuerventil 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 Um
drehung gestellt wird. Da durch die Druckbegrenzungs
ventile 42 und 43 nicht der in der zum jeweiligen Ver
braucher führenden Leitung geführte Strom abgelassen zu
werden braucht sondern nur die jeweiligen Lastdruckmelde
leitungen 40 beziehungsweise 41 entlastet zu werden
brauchen, können die Druckbegrenzungsventile 42 und 43
sehr klein sein. Trotzdem wird eine Druckabschneide-Wirkung
erzielt, da bei Erreichen des Grenzdruckes vor
dem Verbraucher mittels des Bedarfsstromregelventiles 26
die Pumpe 8 auf kleinere Hubvolumen eingestellt und dadurch
ein weiterer Druckanstieg verhindert wird.
Um zu verhindern, daß in der Leitung 7 ein unzulässig
hoher Druck entsteht, ist an diese eine Leitung 49
angeschlossen, die zu einem Überdruckventil 50 führt,
dessen Ausgang wiederum an die Leitung 1 angeschlossen
ist. Weiterhin ist parallel zu dem Filter 6 eine Um
gehungsleitung 51 geschaltet, in der ein Rücklaufsperr
ventil 52 angeordnet ist.
Die Konstantpumpe 3 sowie die einstellbare Pumpe 8
mit deren Stelleinrichtung 10 bis 13 und die Konstant
pumpe 16, sowie der Filter 6 und die Leitungen und
Ventile 49 bis 52 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 53
angeordnet, während 4 die Ventile 26, 19 und das Zusatz
ventil 36 sowie die Druckbegrenzungsventile 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 3, 8, 16 und 17 von der gleichen in der
Zeichnung nicht dargestellten Eingangswelle aus an
getrieben werden. Dabei können die Pumpen 8 und 16 als
eine Doppelpumpe mit gemeinsamer Zylindertrommel aus
gestaltet sein.
Das druckabhängig umschaltende Wechselventil 29 ist in
einem Gehäuse 56 angeordnet und das druckabhängig um
schaltende Ventil 45 ist in einem Gehäuse 57 angeordnet.
Die beiden Gehäuse 56 und 57 sind an das Gehäuse 57 derart
angeflanscht, daß jeweils die sinngemäß zugeordneten An
schlüsse aneinander anschließen.
Claims (1)
- Hydrostatische Einrichtung mit mehreren Verbrauchern und einer einstellbaren Pumpe, deren Stellglied mit einem in einem Stellzylinder verschiebbaren Stellkolben verbunden ist, wobei der Druckraum des Stellzylinders mit einem druckgesteuerten, federbe lasteten Bedarfsstromregelventil verbunden ist, das einen der Feder gegenüber liegenden, vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagten Druckraum aufweist und einen federseitigen, zum Anschluß an eine Lastdruckmeldeleitung vorgesehenen Druckraum, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Pumpe wahlweise zu einem von zwei Verbrauchern oder Verbrauchergruppen fördert, die für unterschiedlich hohe Maximal drücke ausgelegt sind und in deren zugeordneten Lastdruckmeldeleitungen (40, 41) zur Druckabschneidung jeweils ein auf den individuellen Maximaldruck abgestimmtes Druckbegrenzungsventil (43, 42) angeordnet ist, wobei die beiden je einem Verbraucher bzw. einer Verbrauchergruppe zugeordneten Lastdruckmeldeleitungen (40, 41) stromauf den Druckbegrenzungsventilen (43, 42) an ein druckabhängig umschaltendes Umschaltventil (45) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit dem federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils (26) verbunden ist.
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