EP0236750A2 - Hydraulikanlage - Google Patents

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EP0236750A2
EP0236750A2 EP19870101602 EP87101602A EP0236750A2 EP 0236750 A2 EP0236750 A2 EP 0236750A2 EP 19870101602 EP19870101602 EP 19870101602 EP 87101602 A EP87101602 A EP 87101602A EP 0236750 A2 EP0236750 A2 EP 0236750A2
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EP
European Patent Office
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line
pressure
directional control
control valve
pumps
Prior art date
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EP19870101602
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English (en)
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EP0236750B1 (de
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Gottfried Dipl.-Ing Olbrich
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/605—Load sensing circuits
    • F15B2211/6051—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit
    • F15B2211/6052—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit using check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders

Definitions

  • the invention is based on a hydraulic system according to the preamble of the main claim. In such known systems it has not yet been possible to operate them with an optimal energy balance, since the correct connection of further pumps to the main pump is difficult.
  • the hydraulic system according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that an optimal energy balance can be achieved in a multi-pump system.
  • the connection of further pumps is carried out according to requirements and continuously, ie smoothly.
  • only a single pressure compensator is required to regulate two or more pump delivery flows, with demand-dependent flow regulation of both pumps and neutral circulation control of the same.
  • the main consumer can be arranged in a load-sensing circuit, the secondary consumer also or in an open center system.
  • 10 and 11 denote two pumps, of which the pump 10 is the first pump, the pump 11 the second. Both pumps draw in pressure medium from a container, the pump 10 conveys it into a line 12, the pump 11 into a line 13.
  • a line 14 is connected to line 13, which opens into line 12.
  • a check valve 15 is arranged in the line 14 and can open in the direction from the line 13 to the line 12.
  • a pressure relief valve 16 is connected to line 14.
  • the line 13 leads to a pressure compensator 17 with the switching positions I, II, III, which have a smooth transition.
  • a control line 19 extending from line 12 leads to one side of the pressure compensator, and a control line 20 leads to a line 21 on the opposite side.
  • a line leads from one long side of the pressure compensator 22 to line 14, where it opens downstream of the check valve 15, from the opposite side a line 23 leads to the return line 24.
  • the line 21 merges into the return line 24 at the end of the valve block.
  • valve block there are three directional control valves 26 to 28, of which consumer lines (not further specified) lead to corresponding consumers.
  • a directional control valve In each working position of a directional control valve there is an orifice plate which has the index numbers A and B corresponding to the directional control valves.
  • a line 29 to 31 leads to the return line from each directional control valve, and a control line 32 to 34 leads to line 21; this is a signal line or a load sensing line.
  • a shuttle valve 35 to 37 At each junction of lines 32 to 34 in line 21 there is a shuttle valve 35 to 37. The purpose of these valves is to signal the highest pressure prevailing at a consumer in line 21 and thus to the right end face of pressure compensator 17 .
  • a control spring 39 also acts on this side of the pressure compensator.
  • the pressure compensator 17 has the purpose of switching the pumps 10 and 11 as required. If no consumer is connected (as shown), the pressure compensator 17 is in its switching position I, since there is no pressure in line 21, but there is in line 19, namely a pressure that is higher than the force of the control spring 39 The pressure medium delivered by both pumps now flows via line 23 to the container 24.
  • the Lei builds up device 34 corresponding to the control pressure drop on the orifice 28A, a pressure which is transmitted via the check valve 37 in line 21. If this pressure drop has reached a tuned value, which means that the pressure in line 21 rises and the consumer needs more pressure medium, then the pressure compensator is adjusted in the direction of its switching position II in accordance with this pressure and the force of control spring 39. The pump 11 still feeds into the return line. If the power consumption is just as large as it corresponds to the flow of pump 10, the pressure compensator has assumed the middle position II, ie the pump 11 is still pumping into the return line.
  • a flow limiting valve 40 can be inserted into the supply line from line 12, for example to directional control valve 27, which limits the maximum flow to the consumer.
  • the same parts as in the previous exemplary embodiment are again identified by the same numbers.
  • This embodiment differs from the previous one mainly in that it is an open center system, i. H. the directional control valves - they are now labeled 50 to 52 - have a continuous connection 54 to the return line 24 in the center position shown.
  • the line 21 is omitted in this exemplary embodiment, since the special feature here is the control valve 50 which, in addition to the open center position I, also has an intermediate position II which has a transition function from open center to load sensing technology, i. H. if a consumer is connected to the directional control valve 50, the load pressure is brought here to the pressure compensator 17 via a line 55.
  • This line thus corresponds to line 21 of the previous exemplary embodiment.
  • the pump 10 is used here both for supplying the main consumer and for the small power requirement of the secondary consumers on the directional control valves 51, 52.As in the previous exemplary embodiment, the pump 11 is used again by corresponding actuation of the pressure compensator 17 to cover the peak demand of the main consumer, who is on Directional control valve 50 is connected.
  • a special feature is that two adjustable throttles 56, 57 are arranged in the delivery line 12.
  • the throttle 57 has the effect that the lines 54 and 24 are in neutral circulation through the directional valve block flowing current, a pressure drop occurs which, after exceeding a ⁇ p threshold, opens the pressure compensator and the residual flow of the two pumps flows through it.
  • the throttle 57 determines the maximum current flowing to the directional control valve 52 when it is actuated. It is therefore also possible to transfer the full total flow to a secondary consumer, e.g. B. 52 to bring. Due to the special linkage of the pump line with the neutral circulation line 54, this large flow auxiliary consumer can be arranged as far back as desired in the directional valve block.
  • the maximum current flowing to the directional control valve 51 can be adjusted.
  • the maximum flow limitation to the directional control valves 51 and 52 it is achieved that, with an oil flow limitation value that is equal to or less than that of the pump 10, only actuation of these directional control valves also promotes the pump 10 against pressure while the pump 11 is operating at neutral circulation pressure.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage mit mehreren Pumpen (10, 11) für die Versorgung mehrerer Verbraucher über eine gemeinsame Förderleitung (12), denen jeweils ein Wegeventil (26 bis 28) vorgeschaltet ist. Dabei wird der an einem Verbraucher herrschende Lastdruck ermittelt und in eine Steuerleitung (21) zwecks Signalverarbeitung übertragen. Den Pumpen ist eine einzige Druckwaage (17) zugeordnet, die bei entsprechendem Druckanstieg in der Steuerleitung die andere Pumpe stetig der Förderleitung zuschaltet entsprechend der Änderung des Regeldruckge­fälles an einer Meßblende (27A) im Wegeventil. Auf diese Weise erhält man einen wirtschaftlich optimalen Energie­bedarf der Hydraulikanlage.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Hydraulikanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten An­lagen ist es bisher noch nicht gelungen, diese mit optimaler Energiebilanz zu betreiben, da die richtige Zuschaltung weiterer Pumpen zur Hauptpumpe Schwierigkeiten bereitet.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Hydraulikanlage mit den kennzeich­nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einem Mehrpumpensystem eine optimale Energiebilanz erreichbar ist. Die Zuschaltung weiterer Pumpen wird bedarfsorientiert und stetig, d. h. weich durchgeführt. Hierzu ist nur eine einzige Druckwaage zur Regelung zweier oder mehrerer Pumpenförderströme not­wendig, mit bedarfsabhängiger Stromregelung beider Pumpen und Neutralumlaufsteuerung derselben. Der Hauptver­braucher kann in einem load-sensing-Kreis angeordnet sein, dei Nebenverbraucher ebenfalls oder in einem open centre-System.
  • Besonders zweckmäßig ist es in einem Zweipumpensystem, wenn bei kleinem Strombedarf nur die erste Pumpe För­derdruck bringt, während die zweite Pumpe bei geringem Neutralumlaufdruck fördert. Erst bei einem Strombedarf, der den der ersten Pumpe übersteigt, wird auch die zweite Pumpe mit auf Druck gefahren und der Summenstrom dem be­tätigten Verbraucher zugeführt.
    • Zeichnung
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­nung und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die beiden Zeichnungen zeigen jeweils eine Hydraulikanlage in schematischer Darstellung.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind mit 10 und 11 zwei Pumper bezeichnet, von denen die Pumpe 10 die erste Pumpe ist, die Pumpe 11 die zweite. Beide Pumpen saugen Druck­mittel aus einem Behälter an, die Pumpe 10 fördert es in eine Leitung 12, die Pumpe 11 in eine Leitung 13. An die Leitung 13 ist eine Leitung 14 angeschlossen, die in die Leitung 12 mündet. In der Leitung 14 ist ein Rück­schlagventil 15 angeordnet, das sich in Richtung von der Leitung 13 zur Leitung 12 zu öffnen vermag. An die Lei­tung 14 ist ein Druckbegrenzungsventil 16 angeschlossen.
  • Die Leitung 13 führt zu einer Druckwaage 17 mit den Schalt­stellungen I, II, III, die fließenden Übergang aufweisen. An die eine Seite der Druckwaage führt eine von der Lei­tung 12 ausgehende Steuerleitung 19, an die entgegengesetzte Seite eine Steuerleitung 20, die zu einer Leitung 21 führt. Von der eine Längsseite der Druckwaage führt eine Leitung 22 zur Leitung 14, wo sie stromabwärts des Rückschlag­ventils 15 mündet, von der entgegengesetzten Seite führt eine Leitung 23 zur Rückaufleitung 24. Die Leitung 21 geht am Ende des Ventilblocks in die Rücklaufleitung 24 über.
  • Im Ventilblock befinden sich drei Wegeventile 26 bis 28, von denen nicht weiter bezeichnete Verbraucherleitungen zu entsprechenden Verbrauchern führen. In jeder Arbeits­stellung eines Wegeventils befindet sich eine Meßblende, die entsprechend den Wegeventilen die Indexzahlen A und B tragen. Von jedem Wegeventil führt eine Leitung 29 bis 31 zur Rücklaufleitung, und eine Steuerleitung 32 bis 34 zur Leitung 21; diese ist eine Signalleitung oder eine load-sensing-Leitung. An jeder Mündungsstelle der Lei­tungen 32 bis 34 in die Leitung 21 befindet sich ein Wechselventil 35 bis 37. Diese Ventile haben den Zweck, den jeweils höchsten, an einem Verbraucher herrschenden Druck in die Leitung 21 und damit an die rechte Stirn­seite der Druckwaage 17 zu signalisieren. Auf diese Seite der Druckwaage wirkt auch eine Regelfeder 39 ein.
  • Die Druckwaage 17 hat den Zweck, die Pumpen 10 und 11 be­darfsorientiert zu schalten. Wenn kein Verbraucher zu­geschaltet ist (wie gezeichnet), befindet sich die Druck­waage 17 in ihrer Schaltstellung I, da in der Leitung 21 kein Druck herrscht, wohl aber in der Leitung 19, und zwar ein Druck, der höher ist als die Kraft der Regelfeder 39. Das von beiden Pumpen geförderte Druckmittel fließt nun über die Leitung 23 zum Behälter 24.
  • Wird ein Verbraucher zugeschaltet - beispielsweise durch Verstellen des Wegeventils 28 - so baut sich in der Lei­ tung 34 entsprechend dem Regeldruckgefälle an der Meß­blende 28A ein Druck auf, welcher über das Rückschlag­ventil 37 in die Leitung 21 übertragen wird. Hat dieses Druckgefälle einen gestimmten Wert erreicht, was bedeutet, daß der Druck in der Leitung 21 ansteigt und der Verbraucher mehr Druckmittel braucht, dann wird entsprechend diesem Druck und der Kraft der Regelfeder 39 die Druckwaage in Richtung ihrer Schaltstellung II verstellt. Dabei fördert die Pumpe 11 immer noch in die Rücklaufleitung. Ist der Stromverbrauch gerade so groß, wie er dem Förderstrom von Pumpe 10 entspricht, hat die Druckwaage die mittlere Stellung II eingenommen, d. h. die Pumpe 11 fördert immer noch in die Rücklaufleitung. Erst mit weiter zunehmender Verstellung (Öffnung) der Meßblende 28A wird auch die Pumpe 11 zugeschaltet, da das sich verringernde Regel­druckgefälle an der Meßblende die Druckwaage 17 in Schalt­stellung III verschiebt. In der Stellung III kann kein Druckmittel mehr in die Leitung 23 und damit in die Rück­laufleitung 24 fließen, sondern der Förderstrom beider Pumpen fließt über die Leitung 14 bzw. 12 zum Verbraucher.
  • Wird beispielsweise auch noch das Wegeventil 26 zugeschal­tet und herrscht dort ein höherer Verbraucherdruck als am anderen Verbraucher, so steigt der Druck in der Lei­tung 32 über den in der Leitung 34 an, so daß nun der Druck aus der Leitung 32 an die rechte Stirnseite der Druckwaage signalisiert wird. In die Zuführungsleitung von der Leitung 12 beispielsweise zum Wegeventil 27 kann ein Strombegrenzungsventil 40 eingesetzt sein, das den maximalen Förderstrom zum Verbraucher begrenzt.
  • Auf die oben beschriebene Weise erreicht man eine be­darfsorientierte stetige Zuschaltung der zweiten Pumpe 11 zur ersten Pumpe. Es können natürlich auch noch wei­ tere zusätzliche Pumpen auf diese Weise zugeschaltet wer­den. Die Druckwaage regelt auch den Druck.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind gleiche Teile wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel wieder mit den­selben Ziffern bezeichnet. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem vorherigen vor allem dadurch, daß es sich hier um ein open center-System han­delt, d. h. die Wegeventile - sie sind nun mit 50 bis 52 bezeichnet - weisen in der gezeichneten Mittelstellung eine durchgehende Verbindung 54 zur Rücklaufleitung 24 auf. Dafür entfällt in diesem Ausführungsbeispiel die Leitung 21, da die Besonderheit hier das Begeventil 50 ist, das außer der open center-Stellung I auch eine Zwi­schenstellung II aufweist, die eine Übergangsfunktion von open center auf load sensing-Technik hat, d. h. wenn an das Wegeventil 50 ein Verbraucher angeschlossen ist, wird hier der Lastdruck über eine Leitung 55 an die Druckwaage 17 herangeführt. Diese Leitung entspricht also der Leitung 21 des vorherigen Ausführungsbeispiels. Die Pumpe 10 dient hier sowohl für die Versorgung des Hauptverbraucher als auch für den kleinen Strombedarf der Nebenverbraucher an den Wegeventilen 51, 52. Wie im vorherigen Ausführungsbeispiel dient die Pumpe 11 durch entsprechende Betätigung der Druckwaage 17 wieder zur Deckung des Spitzenbedarfs des Hauptverbrauchers, welcher am Wegeventil 50 angeschlossen ist.
  • Eine Besonderheit besteht darin, daß in der Förderleitung 12 zwei verstellbare Drosseln 56, 57 angeordnet sind. Die Drossel 57 bewirkt, daß durch den im Neutralumlauf durch den Wegeventilblock zu den Leitungen 54 und 24 fließende Strom ein Druckabfall entsteht, der nach Über­schreiten einer Δ p-Schwelle die Druckwaage öffnet und der Reststrom der beiden Pumpen über sie abfließt. Gleich­zeitig ist die Drossel 57 bestimmend für den zum Wege­ventil 52 fließenden Maximalstrom, wenn dieses betätigt ist. Es ist somit auch möglich, den vollen Summenstrom zu einem Nebenverbraucher, z. B. 52 zu bringen. Durch die spezielle Verknüpfung der Pumpenleitung mit der Neutralumlaufleitung 54 kann dieser Großstrom-Neben­verbraucher beliebig weit hinten im Wegeventilblock an­geordnet sein. Mit der Drossel 56 hingegen kann der zum Wegeventil 51 fließende Maximalstrom justiert werden. Da­mit wird außer der Maximalstrombegrenzung zu den Wege­ventilen 51 und 52 erreicht, daß bei einem Ölstrombe­grenzungswert,der gleich oder kleiner dem von der Pumpe 10 ist, bei Betätigung dieser Wegeventile auch nur die Pumpe 10 gegen Druck fördert, während die Pumpe 11 bei Neutralumlaufdruck arbeitet.

Claims (5)

1. Hydraulikanlage mit mehreren Pumpen für die Versorgung mehrerer Verbraucher über eine gemeinsame Druckleitung, denen jeweils ein Wegeventil vorgeschaltet ist, wobei der an einem Verbraucher herrschende Lastdruck ermittelt und in eine Steuerleitung zwecks Signalverarbeitung übertra­gen wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Pumpen (10, 11) eine einzige Druckwaage (17) zugeordnet ist, die bei ent­sprechendem Druckanstieg in der Steuerleitung (21, 55) die andere(n) Pumpe(n) stetig der Druckleitung zuschaltet entsprechend der Änderung des Regeldruckgefälles an einer Meßblende (26A bis 28A) im Wegeventil.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pumpen vorzugsweise einen gemeinsamen Anschluß (23) zur Rücklaufleitung (24) haben und daß sämtliche Wegeven­tile in Neutralstellung gesperrt sind.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegeventile (50 bis 52) in Neutralstellung einen Durchlauf zum Behälter haben (open center System) und daß in der Förderleitung zwei Drosseln (56, 57) ange­ordnet sind, zwischen denen eine Leitung (58) abzweigt, die an die open center-Leitung (54) führt (Figur 2).
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegeventil neben der open center-Stellung eine Zwi­schenstellung zur Umschaltung von open center auf load-­sensing aufweist.
5. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (55) in Grundstellung des besonderen Wegeventils (50) mit der Druckleitung stromabwärts von Drossel (56) verbunden ist und bei betätigtem Wegeventil auf den Druckabgriffspunkt nach der internen Meßblende umschaltet.
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