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Einrichtung zur selbsttätigen Begrenzung des Druckes einer Druckstufe
bei mehrstufigen Druckpumpen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, die
den Druck in einer Druckstufe einer mehrstufigen Druckpumpe selbsttätig zu begrenzen
vermag.
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1:s ist bei mehrstufigen Druckpumpen bekannt, die Förderung einzelner
Druckstufen in Abhängigkeit vom Förderdruck aufzuheben, sei es um den Leistungsverbrauch
nicht über ein gewisses Maß anwachsen zu lassen, sei es um die Gesamtfördermenge
zu verändern.
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Es ist auch bekannt, hierzu den Druck der auszuschaltenden Stufe selbst
heranzuziehen, indem man dort ein federbelastetes Ventil anordnet, das sich bei
einem bestimmten Druck öffnet und hierdurch den Förderdruck der entsprechenden Stufe
begrenzt. Die Förderstufe hat dann allerdings dauernd gegen den Ausschaltdruck zu
fördern und ist nicht entlastet. Diese Förderung verlangt aber einen namhaften Energieaufwand,
der durch Drosselung wieder vernichtet werden muß, was zudem eine unerwünschte Temperatursteigerung
bedingt.
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Mail hat bei mehrstufigen Pumpen auch schon vorgeschlagen, den Druck
einer Niederdruckstufe durch den Förderdruck der nächsthöheren Druckstufe abzuschalten.
Hierzu benötigt man einen Druckanstieg in der höheren Druckstufe. Dieser Druckanstieg
erfolgt aber um so langsamer, je kleiner die Hochdruckfördermenge im Verhältnis
zur Niederdruckfördermenge ist. Bei verhältnismäßig kleiner Hochdruckfördermenge
besteht deshalb die Gefahr, daß der Schaltvorgang sich über eine beträchtliche Zeitspanne
hinauszögert. Währenddessen kann der Druck in der Niederdruckstufe infolge der relativ
großen Fördermenge auf ein Mehrfaches des normalen Niederdruckförderdruckes anwachsen
und Überlastungen bzw. Brüche der Antriebsorgane hervorrufen.
Die
Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Ausführungen mit einfachen Mitteln
zu vermeiden, und erreicht dies im wesentlichen durch ein gleichzeitig dem Druck
einer niederen und einer höheren Förderstufe ausgesetztes Steuerorgan, welches unter
dem gemeinsamen Druck beider Stufen eine Auslaßöffnung in jener Stufe, deren Druck
zu begrenzen ist, freigibt. Dabei ist die Anwendung der Erfindung nicht auf zwei
unmittelbar benachbarte Druckstufen mehrstufiger Anordnungen beschränkt. Die Druckstufen
können vielmehr beliebig weit auseinander liegen. Es können auch mehrere derartige
Anordnungen an derselben zwei- oder mehrstufigen Pumpe angewendet werden. Das Steuerorgan
stattet man zweckmäßig mit zwei von den beiden Druckstufen gleichzeitig beaufschlagten
getrennten Angriffsflächen aus, wobei die Wirkungsrichtung der Drücke einer in der
Schließrichtung wirksamen Federbelastung entgegengesetzt ist. Die Federbelastung
gestattet es, gegebenenfalls mit einem einstellbaren Anschlag, die Einrichtung auf
den jeweils erforderlichen Ansaugdruck der höheren Druckstufe einzuregulieren.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf ein in der Zeichnung
schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei sich weitere kennzeichnende
Merkmale ergeben werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist 6 der Arbeitszylinder einer Maschine
und 7 deren Arbeitskolben, dessen Arbeitsbewegung für einen vorzugsweise beträchtlichen
Hubabschnitt einen relativ niedrigen und daran anschließend einen hohen Flüssigkeitsdruck
erfordert. 5 ist ein Steuerapparat, der in an sich bekannter Weise die aus einer
Leitung 24 kommende Druckflüssigkeit wahlweise über die Leitungen 27, 28 auf die
eine oder andere Kolbenseite leiten kann. Wird die Flüssigkeit über die Leitung
27 nach links geleitet, so kann in bekannter Weise die in der rechten Hälfte des
Zylinders 6 eingesperrte Flüssigkeit über den Steuerapparat 5 und die Leitung 22
in einen Flüssigkeitsbehälter 32 abströmen. Durch die gleiche Leitung 22 strömt
auch die Druckflüssigkeit aus der linken Zylinderhälfte ab, wenn der Steuerapparat
5 die Druckflüssigkeit über die Leitung 28 in die rechte "Zylinderhälfte leitet.
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1 ist eine Niederdruckpumpe, die durch eine Saugleitung 19 Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter 32 ansaugt und sie über Leitungsteile 30, 31 und ein
Rückschlagventil 3 in die Leitung 24 zu fördern vermag.
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2 ist eine Hochdruckpumpe mit wesentlich kleinerem Fördervolumen als
die Niederdruckpumpe 1. Sie erhält ihre Förderflüssigkeit über die Leitung 30. Ihre
Druckleitung 29 mündet unmittelbar in die Leitung 24. Der Höchstwert des Druckes
in der Hochdruckleitung 24, z. B. 3oo at, kann durch ein Überströmventil 25 in bekannter
Weise eingestellt werden, Tiber das die überschüssigen Flüssigkeitsmengen durch
die Leitung 20 in den Behälter 32 abfließen können.
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An die Niederdruckleitung 30 ist eine Leitung 23 angeschlossen,
die in eine Kammer 11 eines Schiebergehäuses 9 mündet. Im Schiebergehäuse 9 ist
als, Steuer- und Auslaßorgan ein Schieberkörper 8 längs verschiebbar geführt, dessen
unterer, in die Kammer 11 sich erstreckender Zapfen 18 in der gezeichneten Stellung
eine Auslaßöffnung der Kammer 11 absperrt, die in die darunter angedeutete Leitung
21 mündet. In der Niederdruckkammer 11 hat der Schieberkörper 8 eine Ringschulter
17, an der der Niederdruck in der Pfeilrichtung 33 angreift.
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Der Schieberkörper 8 hat an seinem in der Zeichnung oben liegenden
Ende einen Bund 13, an dem das eine Ende einer Feder 12 angreift, die sich mit ihrem
anderen Ende auf einen einstellbaren Anschlag 15 abstützt. 14 ist ein Anschlag,
der den Hub des Schieberkörpers 8 in der Pfeilrichtung 33 begrenzt. Der Anschlag
14 wird zweckmäßig in nicht dargestellter Weise ebenfalls einstellbar ausgeführt.
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Eine Abzweigung 26 der Leitung 29 führt in eine ringförmige Hochdruckkammer
i o des Schiebergehäuses 9, in dem sich ebenfalls eine Ringschulter 16 des beweglichen
Schieberkörpers 8 befindet.
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Die Einrichtung wirkt wie folgt: Solange der Arbeitskolben 7 seiner
Hubbewegung keinen hohen Widerstand entgegensetzt (Leerhubabschnitt), fördert die
Niederdruckpumpe 1 über das Rückschlagventil 3 eine große und die Hochdruckpumpe
2 unmittelbar eine verhältnismäßig kleine Flüssigkeitsmenge in die Leitung 24. Es
addieren sich dabei die beiden Flüssigkeitsmengeil und verschieben den Arbeitskolben
7 gemeinsam, und zwar je nach Einstellung des Handsteuerapparates 5 in der einen
oder anderen Hubrichtung.
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Wächst während des Hubes der Bewegungswiderstand des Arbeitskolbens
7, so steigt der Druck in sämtlichen Druckleitungen 30, 31, 23, 29, 24, 26, 27,
28 an. Dieser erhöhte Druck ist auch an den Ringschultern 17, 16 wirksam und kann,
je nach seiner Größe, den Schiel)erkörper 8 entgegen der Wirkung der Feder 12 mehr
oder weniger anheben, wodurch bewirkt wird, daß der Absatz 18 den Druckmittelaustritt
in die Abflußleitung 21 zum Behälter entsprechend freigibt. Bei einem solchen Betriebszustand
fördern die beiden Pumpen i und 2 mit gleichem, von der Spannung der Feder 12 und
dem Ausflußquerschnitt bei 18 abhängigem Druck Flüssigkeit in die Leitung 24, schieben
hierdurch gemeinsam den Arbeitskolben 7 vorwärts und halten gemeinsam den Schieberkörper
8 in seiner offenen Stellung, während ebenfalls bei dem gleichen Druck, immer abgesehen
von den Reibungsverlusten, die im überschuß von der Niederdruckpumpe 1 geförderte
Flüssigkeitsmenge bei 18 abfließt.
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Dieser Betriebszustand ändert sich, wenn der Bewegungswiderstand des
Arbeitskolbens 7 so groß geworden ist, claß unter dem diesem Widerstand entsprechenden
Flüssigkeitsdruck der Schieberkörper 8 sich soweit anhob, daß die gesamte Niederdruckmenge
durch die Abflußleitung 21 entweicht, ohne daß dieser Flüssigkeitsdruck eine Weiter-