DE3742111A1 - Regeleinrichtung fuer wenigstens zwei mit einer gemeinsamen arbeitsdruckleitung in verbindung stehende hydrostatische maschinen veraenderlichen foerder- bzw. schluckvolumens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Regeleinrichtung dieser Art ist Gegenstand der Patentanmeldung P 37 11 049.7-15. Es ist der Zweck dieser Regeleinrichtung, bei Gewährleistung einer gleich­ mäßigen Belastung der Maschinen untereinander einen hydraulischen Gleichlauf- bzw. Parallelbetrieb für die hydrostatischen Maschinen herbeizuführen. Bei dieser Regeleinrichtung wird das die Druckregler beaufschlagende Steuermedium durch die Drosseln in Abhängigkeit von der jeweiligen Volumeneinstellung der zugehörigen Maschine aufgestaut und durch das Regelventil konstant geregelt, wobei das Regelventil durch ein Druckbegrenzungsventil gebildet ist, in dem der Steuerdruck gegen eine Feder gemessen und konstant geregelt wird. Der Gleichlauf­ bzw. Parallelbetrieb wird durch den Staudruck der Drosseln erreicht. Dies führt zu einem Druckanstieg der Reglerkenn­ linie und damit zu einem Druckanstieg im Arbeitsdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelein­ richtung der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß der Gleichlauf- bzw. Parallelbetrieb ohne eine wesentliche Druckerhöhung im Arbeitsdruck erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ein in allen Betriebszuständen konstanter Arbeitsdruck erreicht, da das Regelventil direkt bzw. ausschließlich in Abhängig­ keit vom Arbeitsdruck beaufschlagt wird, wobei die synchrone Fördermengeneinstellung der Pumpen dadurch gewährleistet ist, daß die Steuerölmenge für die Druckreg­ ler durch die Steuermittel in Abhängigkeit der Förder­ mengeneinstellung aufgeteilt wird, wodurch sich für die Druckregler Korrektursignale ergeben, zwecks Herbei­ führung einer den Gleichlauf gewährleistenden Beaufschla­ gung der Verstellvorrichtungen.

Dabei ist es möglich, je nach Ausführung der Druckregler, und des Regelventils bzw. Regelventile, z.B. hinsichtlich ihrer Steuerkanten, den Steuerdruck proportional oder umgekehrt proportional zur Abweichung des Arbeitsdrucks vom mit dem Regelventil eingestellten Wert einzustellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer vereinfachten Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine hydraulische Antriebseinheit mit zwei in eine gemeinsame Arbeitsdruckleitung speisenden Pumpen, die durch eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung für den Parallelbetrieb geregelt sind.

Die mit 1 bezeichneten Pumpen sind durch Leitungsabschnitte 2 mit einer zu einem Verbraucher B führenden gemeinsamen Arbeitsdruckleitung 3 verbunden, wobei die Anzahl der Pumpen beliebig vergrößert werden kann, was mit dem Positionszeichen 4 verdeutlicht ist, das Anschlüsse für weitere mögliche Pumpen bezeichnet.

Jeder Verstellvorrichtung 5 der Pumpen 1 ist ein Druckreg­ ler 6 mit einem Proportional-Regelventil 7 in Form einer Druckwaage zugeordnet, dessen Schieber 8 den Durchgang einer Verbindungsleitung 9 regelt, die vom zugehörigen Arbeitsdruckleitungsabschnitt 2 ausgeht und in den Kolbenraum 10 eines Zylinders 11 der Verstell­ vorrichtung 5 mündet. Hierzu ist der Schieber 8 einerseits durch einen Leitungsabschnitt 12 mit dem Arbeitsdruck und andererseits durch einen Leitungsabschnitt 13, in dem eine, bei allen Pumpen gleich große, Drossel 14 angeordnet ist, mit einem reduzierten Druck beaufschlag­ bar. Dieser Druck wirkt gleichsinnig mit einer den Ventilschieber 8 beaufschlagenden Ventilfeder 15, deren Federkraft bei allen Pumpen 1 gleich eingestellt und vorzugsweise wahlweise einstellbar ist. Der Kolbenringraum 16 des Zylinders 11, in dem eine Druckfeder 17 zwecks Rückstellung der Verstellvorrichtung 5 angeordnet ist, ist durch einen Leitungsabschnitt 18 mit der Verbin­ dungsleitung 9 verbunden und somit mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar. Der soweit beschriebene Druckregler 6 einschließlich einer mit 19 bezeichneten, ggf. verstell­ baren Düse in einer vom Kolbenraum 10 ausgehenden Ablauf­ leitung 20 und einer mit letzterer verbundenen, vom Regelventil 7 ausgehenden Parallelleitung 21 ist von üblicher Bauart und deshalb bekannt, so daß auf eine Funktionsbeschreibung im einzelnen verzichtet werden kann.

Gemäß der Erfindung ist jeder Pumpe 1 ein allgemein mit 25 bezeichnetes Steuermittel zugeordnet, das die Steuerölmenge, die durch die Leitungen 27, 28 fließt, abhängig von der jeweiligen Fördermengeneinstellung der zugehörigen Pumpe 1 drosselt. Das Steuermittel 25 wird durch eine verstellbare Drossel 26 gebildet, die in einer vom Leitungsabschnitt 13 vorzugsweise hinter der Drossel 14 abzweigenden Leitung 27 angeordnet ist und die im Leitungsabschnitt 13 bzw. 27 fließende Steuerölmenge in Abhängigkeit von der Fördermengen­ einstellung der zugehörigen Pumpe 1 steuert. Die Drosseln 26 sind jeweils ausgangsseitig durch einen Leitungsab­ schnitt 28 mit einer gemeinsamen Rücklaufleitung 29 verbunden, in der ein vorzugsweise fernsteuerbares Druckregelventil 31 angeordnet ist, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Druckzuschaltventil ist. Das Druckregelventil 31 ist durch eine Steuerleitung 32 mit der Arbeitsdruckleitung 3 verbunden und wird vom Arbeitsdruck so gesteuert, daß es den Steuerdruck p _St1 in der Leitung 27 und den um eine durch die Drossel 26 bestimmte Druckdifferenz d (Staudruck) verringerten Steuerdruck p _St2 in den Leitungsabschnitten 28 bzw. in der Rücklaufleitung 29 zum Rücklauf hin absenkt, wenn der Arbeitsdruck den am Regelventil 31 vorzugsweise mit der Reglerfeder eingestellten Regeldruck übersteigt.

Die Pumpeneinheiten sind einander gleich ausgebildet, d.h. gleiche Druckregler 6 mit gleicher Federeinstellung 15 und gleiche Konstantdrosseln 14 sowie gleiche Verstell­ drosseln 26 mit der gleichen Drosselabhängigkeit vom Schwenkwinkel a.

Zur Übertragung des der jeweiligen Fördermengeneinstellung entsprechenden Maßgabe dient ein Stellelement 33 in Form eines Taststiftes, der an seinem einen Ende an eine am Verstellkolben 30 des Zylinders 11 außerhalb letzterem vorhandene Schrägfläche 34 anliegt und mittels einer Feder gegen die Schrägfläche 34 beaufschlagt ist. Das Stellelement 33 ist in seiner Längsrichtung gelagert, so daß es bei einer Längsverschiebung des Verstellkolbens 30 eine Längsbewegung ausführt, wobei es auf die Drossel 26 bzw. auf den Schieber des Drosselventils wirkt. Die Anordnung ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel so getroffen, daß die Drossel 26 beim Einschwenken der Verstellvorrichtung 5, d.h. bei einer Verstellbewegung des Verstellkolbens 30 nach links, schließt, wodurch der Steuerdruck p _St1 vergrößert wird, weil die Steueröl­ menge abnimmt und der Steuerdruck an der Drossel 14 verringert wird, d.h., es wird ein Drucksignal X erzeugt, das den Schieber 8 des Regelventils 7 entgegen dem Arbeitsdruck beaufschlagt. Damit steht der Arbeitsdruck am Regelventil 7 nicht mehr nur zu der Kraft der Feder 16 (Reglereinstellung) im Gleichgewicht, sondern die Reglereinstellung erhöht sich zunächst in Abhängigkeit der Fördermengeneinstellung bzw. des Schwenkwinkels a um das Drucksignal X. Dieser Druckanstieg beim Ein­ schwenken in der Reglerkennlinie wird jedoch hinsichtlich seiner Auswirkung auf den Arbeitsdruck durch die Funktion des Druckregelventils 31 kompensiert, indem das Drucksignal P _St2 abgesenkt wird, so daß in allen Betriebszuständen der Arbeitsdruck konstant ist, obwohl der Steuerdruck p _St1 beim Einschwenken kurzzeitig ansteigt und durch den Staudruck die synchrone Fördermengeneinstellung der Pumpen 1 gewährleistet. Eine hinsichtlich des ange­ strebten Gleichlaufs wirksame Staudruckerhöhung der Drosseln 26 ist bei einem Druckanstieg über den Einstellbe­ reich von oberhalb etwa 10 bar gegeben. Sehr gute Ergeb­ nisse werden bei einem Druckanstieg von 20 bar erreicht.

Im folgenden werden noch folgende Funktionseinzelheiten der Regeleinrichtung kurz beschrieben.

Funktion der Regelventile

Die über die Leitungen 13, 27, 28 zum Druckregelventil 31 abfließende Steuerölmenge der Druckregler 6 fließt bei jedem einzelnen Regler der wenigstens zwei Pumpen 1 durch die Leitungen 13 über die Konstantdrosseln 14. An der Drossel 14 stellt sich ein Staudruck ein. Der Staudruck wirkt am Ventilschieber 8 gegen die Feder­ kraft der Feder 15.

Um den Verstellkolben 30 in einer beliebigen Schwenkstel­ lung zwischen den jeweiligen Endanschlägen 22 zu regeln, ist es erforderlich, daß der Ventilschieber 8 eine Mittelstellung einnimmt, bei der die Federkraft der Feder 15 und der entgegenwirkende Staudruck der Drossel 14 im Gleichgewicht stehen, und Verbindungsleitung 9 und Parallel- bzw. Rücklaufleitung 21 gedrosselt mit dem Stellkolbenraum 10 in Verbindung stehen.

Bei gleicher Federeinstellung der Federn 15 und gleicher Abmessung der Drossel 14 ist hierfür an den Drosseln 14 und den Leitungen 27 bei jeder Pumpe die gleiche Steuerölmenge erforderlich.

Ist die Steuerölmenge größer, bewegt sich der Ventilschie­ ber 8 durch steigenden Staudruck an der Drossel 14 gegen die Federkraft und öffnet die Verbindung von Leitung 9 zum Verstellzylinder 11. Hierdurch verringert sich der Pumpenschwenkwinkel a gegen Null. Ist die Steuerölmenge kleiner, vergrößert sich der Pumpenschwenk­ winkel a gegen Maximum.

Regelung des Betriebsdruckes

Die Steuerölmengen werden in Leitungen 29 zusammengefaßt und vom Druckregelventil 31 in Abhängigkeit vom Betriebs­ druck geregelt.

Steht der Betriebsdruck im Gleichgewicht zur Federeinstel­ lung des Druckregelventils 31, ist die Gesamtsteuerölmenge so groß, daß sich die Schwenkstellung der Pumpen nicht ändert.

Bei niedrigerem Betriebsdruck schließt das Druckregelventil 31, so daß die Steuerölmenge abnimmt und die Fördermenge der Pumpen zunimmt und der Betriebsdruck steigt.

Bei höherem Betriebsdruck öffnet das Druckregelventil 31, so daß die Steuerölmenge zunimmt und die Fördermenge der Pumpen abnimmt und der Betriebsdruck steigt.

Das Druckgleichgewicht am Druckregelventil 31 hängt nur vom Betriebsdruck in Leitung 32 und der Federeinstel­ lung ab und ist unabhängig vom Schwenkwinkel a der Pumpen 1.

Regelung der Parallelstellung

Die Aufteilung der vom Druckregelventil 31 geregelten Steuerölmenge auf die einzelnen Pumpen hängt, da die Konstantdrosseln 14 gleich sind, nur von der Stellung der Verstelldrosseln 26 ab. Die Verstelldrosseln 26 schließen bei minimaler Fördermenge und öffnen bei maximaler Fördermenge und ermöglichen eine kontinuierliche Drosseländerung in den Zwischenstellungen.

Wenn die Pumpen 1 verschiedene Schwenkwinkelstellungen a haben, ist die Steuerölmenge der Pumpe 1 mit dem größten Schwenkwinkel a am größten, die Steuerölmenge der Pumpe 1 mit dem kleinsten Schwenkwinkel a am kleinsten. Da bei allen Druckreglern 6 die erforderliche Steuerölmenge im Regelpunkt gleich groß ist, muß die Pumpe 1 mit der größeren Steuerölmenge (größerer Schwenkwinkel a) einschwenken und die Pumpe 1 mit der kleineren Steueröl­ menge (kleinerer Schwenkwinkel a) ausschwenken, bis die Schwenkwinkel a gleich groß sind und die Steuerölmengen durch die Verstelldrosseln 26 gleichmäßig aufgeteilt werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich auch für in beide Förderrichtungen einstellbare Pumpen bzw. Motoren. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Anordnung so zu treffen, daß in der Nullstellung der Pumpen das Stellelement 33 sich in mittlerer Stellung zur Länge der Schrägfläche 31 befindet.

Claims (5)

1. Regeleinrichtung für wenigstens zwei mit einer gemein­ samen Arbeitsdruckleitung (3) in Verbindung stehende hydrostatische Maschinen veränderlichen Förder­ bzw. Schluckvolumens, bei der jeder Maschine eine Verstellvorrichtung (5) mit einem hydraulischen Verstellkolben (29) und ein Druckregler (6) zur Regelung ihrer Volumeneinstellung zugeordnet ist,

• - wobei jedem Druckregler (6) ein Steuermittel (25) zugeordnet ist, das den Druckregler (6) mit einem von der jeweiligen Volumeneinstellung der zugehörigen Maschine (1) abhängigen Steuersignal beaufschlagt,
• - wobei das Steuermittel (25) durch eine verstellbare Drossel (26) gebildet ist, die in einem der Beauf­ schlagung des Druckreglers (6) dienenden Steuerlei­ tungsabschnitt (27, 28) angeordnet ist, und
• - wobei die Steuerleitungsabschnitte (27, 28) durch wenigstens ein den darin enthaltenen Steuerdruck (p _St1, p_St2) regelndes Regelventil (31) mit dem Rücklauf verbunden sind, nach Patentanmeldung P 37 11 049.7-15,

dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (31) mit dem Arbeitsdruck oder einem, von diesem abhängigen Druck beaufschlagt ist und dann, wenn der Arbeitsdruck vom mit dem Regelventil (31) eingestellten Wert abweicht, den Steuerdruck (p _St1, p_St2) proportional oder umgekehrt proportional zur Abweichung absenkt oder erhöht, vorzugsweise bei einer Erhöhung des Arbeitsdrucks über den eingestellten Wert absenkt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (31) ein Druckzuschaltventil ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (31) ein Fernsteuerventil ist.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (31) in einer gemeinsamen Rücklauf­ leitung (29) angeordnet ist.