EP0457207A1

EP0457207A1 - Hydraulische Steuervorrichtung

Info

Publication number: EP0457207A1
Application number: EP91107590A
Authority: EP
Inventors: Ortwin Dr. Eich; Franz-Peter Salz
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1991-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung für die lastunabhängige Durchflußregelung und drucklose Ableitung eines von einer Pumpe (26) geförderten Arbeitsmittelstroms zum Tank (25). Bei dieser Vorrichtung ist ein Waagekolben (2) in einem Zylinderraum beweglich und unterteilt den Zylinderraum in einen Pumpendruckraum (5) und einen Lastdruckraum (8). Der Pumpendruckraum (5) ist mit der Pumpenleitung (3) und der Lastdruckraum mit zumindestens einer Verbraucherleitung (9) verbunden. Der Waagekolben (2), der auf der Lastdruckseite (8) durch einen Kraftgeber gegen den Pumpendruck abgestützt ist, gibt bei einer gegen den Kraftgeber gerichteten Bewegung die Steuerkante (6) frei über die der Arbeitsmittelstrom ganz oder teilweise mit dem Tankabfluß (7) verbindbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß der Kraftgeber ein hydraulischer Kolben (13) ist, welcher mittels einer Kolbenstange (10) den Lastdruckraum durchdringt und unmittelbar auf den Waagekolben (2) einwirkt. Der Kolben (13) ist auf seiner dem Lastdruckraum (8) zugewandten Seite druckentlastet und auf dem Lastdruckraum (8) abgewandten Seite, d.h. von Zylinderraum (16) her mit einem einstellbaren hydraulischen Druck belastet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1.
Diese hydraulische Steuervorrichtung ist bekannt durch die US-PS 4,303,091 (Bag. 1106). Dabei wird eine Druckwaage verwandt, deren Waagekolben durch eine Feder belastet ist, deren Widerlager zwischen zwei Endpositionen verstellt werden kann. In einer alternativen Ausführung ist vorgesehen, daß der Feder ein hydraulischer Kolben entgegenwirkt, der bei abfallendem Lastdruck den Waagekolben gegen die Federkraft in die Stellung drückt, in der die Pumpenleitung mit der Tankleitung verbunden ist.
Der Nachteil der bekannten Steuervorrichtung ist, daß die Wirkung der Feder nur in begrenztem Umfang herabgesetzt werden kann, abhängig von den praktischen Gegebenheiten maximal im Verhältnis
1 : 1,5.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß eine sehr wesentliche Herabsetzung und Änderung der Wirkung des Kraftgebers möglich und daß der Kraftgeber nicht nur zwischen Betrieb und Leerlauf, sondern zur Herbeiführung unterschiedlicher Betriebszustände auch während des Betriebs umschaltbar ist.
Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruch 1.
Die Lösung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß die Steuerbarkeit unabhängig ist von der Höhe des jeweiligen Lastdrucks.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
In Fig. 1 ist die Druckdifferenzwaage in einen hydraulischen Stromkreis eingeschlossen, mit Pumpe 26, Steuerventil 27 und Verbraucher 28. Die Druckdifferenzwaage besteht aus dem Zylindergehäuse 1, in welchem der Waagekolben 2 bewegbar ist. Das Zylindergehäuse weist den Pumpendruckkanal 3 auf, welcher mit der Förderseite der einen konstanten Förderstrom liefernden Pumpe verbunden ist. Durch den Überströmkanal 4 wird der Pumpendruck auf die Pumpendruckseite des Waagekolbens 2 übertragen. Dieser wird durch den Pumpendruck in der Zeichnung nach rechts gedrückt. Das Zylindergehäuse 1 weist weiterhin den Verbraucherkanal 9 auf, welcher mit dem hydraulischen Verbraucher verbindbar ist und über Drossel 19 zur Übertragung des Verbraucherdrucks auf die Lastdruckseite 8 des Waagekolbens 2 dient. Der Waagekolben 2 ist auf der Lastdruckseite weiterhin durch einen Kraftgeber belastet, der später beschrieben wird. Es besteht daher an dem Waagekolben eine Gleichgewichtssituation, bestimmt durch den Pumpendruck auf der Pumpendruckseite 5 und durch den Lastdruck sowie die Kraft des Kraftgebers auf der Lastdruckseite 8. Überwiegt nun der Pumpendruck, so wird der Waagekolben 2 in der Zeichnung nach rechts verschoben. Hierdurch gibt die Steuerkante 6 den Durchfluß zum Tankabfluß 7 frei, welcher im wesentlichen drucklos ist. Hierdurch wird der Pumpendruck im Pumpendruckkanal 3 bzw. auch der Druck des Förderstroms so weit vermindert, bis das Gleichgewicht zwischen Pumpendruckseite 5 und Lastdruckseite 8 des Waagekolbens 2 wieder hergestellt ist. Hierdurch wird bewirkt, daß eine konstante Druckdifferenz zwischen Pumpendruck und Lastdruck hergestellt wird. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die Beschreibung der DE-OS 23 04 334 verwiesen.
Es sei hervorgehoben, daß die konstante Druckdifferenz zwischen Pumpendruck und Lastdruck auch dadurch erreicht werden kann, daß diese Drücke nicht unmittelbar der Pumpendruckseite 5 bzw. der Lastdruckseite 8 aufgegeben werden, sondern nach entsprechender Verstärkung oder Verminderung. Wesentlich ist lediglich, daß die am Waagekolben herrschenden Drücke eine definierte Beziehung zu den entsprechenden Pumpen- bzw. Lastdrücken haben.
Wenn nun durch das hier dargestellte Ventil 27 die Verbindung zwischen Pumpe 26 und dem Verbraucher 28 unterbrochen wird, so baut sich der Lastdruck auf der Lastdruckseite 8 über eine Entlastungsbohrung 35, Tankanschlußkanal 17 sowie Tankanschluß 7 ab. Durch den Pumpendruck wird nunmehr der Waagekolben 2 nach rechts gegen die Kraft des Kraftgebers gedrückt und gibt damit über Steuerkante 6 die Verbindung zwischen Pumpendruckkanal 3 und Tankabfluß 7 frei. Damit fördert die Pumpe ausschließlich in den Tank (Leerlauf). Erstrebenswert ist, daß die dazu erforderliche Leistung (Leerlaufleistung) möglichst gering ist. Erstrebenswert ist deswegen ein möglichst geringer Pumpenrestdruck im Leerlauf, der nur dadurch erzielbar ist, daß die Kraft des Kraftgebers möglichst gering ist.
Beim Betrieb des Verbrauchers ist dies jedoch aus regeltechnischen Gründen in vielen Fällen nicht wünschenswert.
Wünschenswert ist vielmehr eine möglichst große Spannweite der mittels des Kraftgebers einstellbaren Kräfte. Ebenso ist es wünschenswert, die Kraft des Kraftgebers auch auf verschiedene Betriebszustände einstellen zu können. Aus diesem Grunde ist der Kraftgeber wie folgt ausgestaltet. Ein hydraulischer Kolben 13 ist in einem Zylinderraum 16 bewegbar. Der Kolben 13 wirkt mittels einer Kolbenstange 10, die den Lastdruckraum 8 durchdringt, auf die Rückseite des Waagekolbens 2 ein. Die Kolbenstange 10 kann ein selbständiges Bauteil sein. In dem Beispiel ist die Kolbenstange 10 an dem Kolben 13 fest angebracht, während sie lose auf der Rückseite des Waagekolbens 2 anliegt. Die Kolbenstange 10 ist in der Wand zwischen dem Lastdruckraum 8 und dem Zylinderraum 16 dichtend geführt. Der Zylinderraum 16 ist auf der dem Lastdruckraum 8 zugewandten Seite 22 druckentlastet. Dazu ist diese Seite 22 über den Entlastungskanal 17 mit dem Tankabfluß 7 der Druckdifferenzwaage verbunden.
Der Zylinderraum 16 ist auf der vom Lastdruckkanal abgewandten Seite 14 mit einem steuerbaren Druck beaufschlagbar. Hierauf wird später eingegangen. Ferner wird der Kolben 13 auf der von dem Lastdruckraum 8 abgewandten Seite 14 durch einen Entlastungskolben 24 abgestützt, der in einem Entlastungszylinderraum 30 dichtend geführt ist und der den Zylinderraum 16 durchdringt. Der Entlastungszylinderraum 30 ist an den Lastdruckraum 8 bzw. den Verbraucherkanal 9 über Entlastungsleitung 31 angeschlossen.
Der Steuerdruckgeber weist eine Steuerpumpe 32 auf, welche über den Steuerdruckkanal 33 mit der Seite 14 des Steuerzylinders 16 verbunden ist. In einem Bypass zum Tank 25 weist die Steuerdruckleitung 33 ein steuerbares Druckbegrenzungsventil 34 auf. Das Druckbegrenzungsventil erlaubt die feinfühlige Einstellung eines beliebigen Druckes zwischen dem Tankdruck und einem um ein Vielfaches höheren Druckes. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Druckbegrenzungsventil von Hand steuerbar. Es ist jedoch auch möglich, das Druckbegrenzungsventil elektrisch oder hydraulisch von Hand oder in Abhängigkeit von sonstigen Funktionen der Gesamtanlage anzusteuern. Dadurch können unterschiedliche Durchflußverhältnisse nicht nur in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils 27 an dem Verbraucher 28 erzeugt werden, sondern auch in Abhängigkeit von der Druckdifferenz, welche mittels der Druckdifferenzwaage und des Steuerdruckgebers 34 beliebig einstellbar ist.
Hier wurde eine Dreiwege-Druckwaage beschrieben. Die Erfindung ist jedoch ebenso auf eine Zweiwege-Druckwaage anwendbar.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1: Zylindergehäuse
2: Waagekolben
3: Pumpdruckkanal
4: Überströmkanal
5: Pumpdruckseite
6: Steuerkante
7: Tankabfluß
8: Lastdruckseite
9: Verbraucherkanal
10: Feder
11: Halteelement
12: Anschlag
13: Kraftgeber
14: Kolbenseite, Zylinderraumseite
15: kleine Kolbenseite
16: Lastdruckseite des Differentialkolbens
17: Tankanschlußkanal des Differentialkolbens
18: Kolbenseite
20: Verschlußdeckel
21: Schaltweg
22: Zylinderraum-Seite
25: Tank
26: Pumpe
27: Ventil
28: Verbraucher
30: Entlastungszylinder
31: Entlastungskanal
32: Steuerpumpe
33: Steuerkanal
34: Druckbegrenzungsventil

Claims

Hydraulische Steuervorrichtung
für lastunabhängige Durchflußregelung
mit den Merkmalen:
1.1 ein Waagekolben (2) ist in einem Zylinderraum beweglich und unterteilt diesen Zylinderraum in einen Pumpendruckraum (5) und einen Lastdruckraum (8);

1.2 der Pumpendruckraum (5) ist mit der Pumpenleitung (3) verbunden;

1.3 der Lastdruckraum (8) ist mit zumindest einer Verbraucherleitung (9) verbunden;

1.4 der Waagekolben (2) ist auf der Lastdruckseite (8) durch einen Kraftgeber gegen den Pumpendruck abgestützt;
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kraftgeber ein hydraulisch betätigter Kolben (13) ist, welcher mittels einer Kolbenstange (10), welche den Lastdruckraum (8) durchdringt, und unmittelbar auf den Waagekolben (2) einwirkt,
und welcher auf seiner dem Lastdruckraum zugewandten Seite (18) Druck entlastet und auf der dem Lastdruckraum abgewandten Seite (14, Zylinderraum 16) mit einem einstellbaren hydraulischen Druck belastet wird.
Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolbenstange (10) im Lastdruckraum (8) lose auf dem Waagekolben (2) aufliegt
und daß der Kolben (13) auf seiner dem Zylinderraum (16) zugewandten Seite (14) von einem Entlastungskolben (24) abgestützt wird, welcher dieselbe Querschnittsfläche wie die Kolbenstange (10) hat, welcher den Zylinderraum (16) durchdringt und auf seiner von dem Kolben (13) abgewandten Stirnseite mit dem Lastdruck beaufschlagt ist.