EP0584078B1 - Überlast-schutzeinrichtung für einen antriebsmotor eines hydraulischen druckversorgungsaggregats - Google Patents

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EP0584078B1
EP0584078B1 EP92905344A EP92905344A EP0584078B1 EP 0584078 B1 EP0584078 B1 EP 0584078B1 EP 92905344 A EP92905344 A EP 92905344A EP 92905344 A EP92905344 A EP 92905344A EP 0584078 B1 EP0584078 B1 EP 0584078B1
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EP
European Patent Office
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pressure
valve
control chamber
main
consumer
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EP92905344A
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EP0584078A1 (de
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Hartmut Benckert
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Putzmeister Concrete Pumps GmbH
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Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/002—Hydraulic systems to change the pump delivery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/10—Other safety measures
    • F04B49/103—Responsive to speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • a hydraulically driven thick matter feed pump e.g. a two-cylinder pump for concrete
  • the delivery cylinders of which are driven by means of a hydraulic drive cylinder, by means of which alternating pressurization with the outlet pressure of a pressure supply unit and relief thereof to the tank of the pressure supply unit are intended to achieve continuous concrete delivery, in the event of drastic load fluctuations In the area of the thick matter pump malfunctions a stalling to drive a eg
  • constant volume flow controlled main pump of the pressure supply unit it is known to electronically record the speed of the diesel engine and, if it drops below a threshold value considered critical, the flow rate actuator of the main pump of the pressure supply unit via an electro-hydraulic control device To control the reduction of the volume flow generated by the main pump in order to reduce its torque requirement to such an extent that it can still be covered by the drive motor and the same can be prevented from stalling.
  • the control pressure is generated by means of a pressure adder from the load-dependent pressure in the main line and the constant base pressure tapped before a pressure limiting valve connected downstream of the tapping point of the secondary circuit, whereby a reduction in the pump output is to be achieved when an overload occurs at a low engine speed, while otherwise
  • the delivery rate is also maximized in the underspeed range of the engine.
  • the main disadvantage is that a pressure-variable consumer cannot be switched on in the secondary circuit and that necessary auxiliary functions must therefore be performed by additional units.
  • DE-OS 23 63 480 per se to provide a hydraulic adjusting device for a pump for generating a constant flow rate, the adjusting member of which is regulated with the aid of two adjusting pistons which can be acted upon by a differential pressure derived from the main consumer circuit in such a way that the output volume flow of the pump is reduced with increasing differential pressure and increased with decreasing differential pressure.
  • a three-way flow control valve arranged in the main circuit is provided, which has a connection to a tank via two series-connected throttles, one of the pistons being acted upon by a residual flow branched off between the throttles, while the other is optionally supplied by one Auxiliary pump generated delivery pressure is applied.
  • a protective circuit against overloading the pump drive is not provided.
  • the protective device designed as a purely hydraulic device and using hydraulic regulators and actuators of the main pump, which are already available for their volume flow control, works very reliably and is - thanks to the multiple use of existing hydraulic functional elements - compared to a pressure supply unit without such a protective device Can be realized with comparatively little additional technical effort, which is essentially due to the additional auxiliary pump, a simple pressure-controlled changeover valve and simple flow resistance elements, an effort which, however, is not significant if these functional elements of the protective device are part of the entire pump device, as provided in accordance with claim 2, can be used to fulfill further functions that are necessary anyway and require a secondary consumer group.
  • the consumer fed in the secondary consumer circuit is connected directly to the high-pressure outlet of the auxiliary pump and one for sensing that generated by the auxiliary pump Adjusted flow throttle provided between the consumer and the tank of the pressure supply unit, a simple control valve designed for a low control pressure level is sufficient to control the protective function.
  • the adjustable flow resistance provided for sensing the volume flow generated by the auxiliary pump is connected directly to the pressure output of the auxiliary pump and the e.g. flow resistance formed by a further consumer between the adjusting throttle and the tank of the pressure supply unit, a valve designed for a high control pressure level is required as a protective function control valve, but this can be integrated into the auxiliary pump, which is important both in terms of design and in terms of sensitivity the control is advantageous.
  • control valve according to claim 6 for example as a proportional valve, optionally with the functional positions indicated by the features of claim 7, the response characteristic of the actuating device can be influenced in a simple manner, by means of which the delivery volume of the main pump can be adjusted and thus also a desired application. and discharge characteristics of the pressure supply unit can be achieved overall.
  • control valve provided in accordance with claim 8 can be expedient in order to avoid "oscillation" of the volume flow control in the low speed range of the drive motor.
  • the features of claim 9 indicate a relationship of the flow resistances of the consumer which is favorable from the point of view of a good use of energy and an adjustment throttle of the secondary consumer circuit.
  • the main pump 12 is provided as a swash plate axial piston pump, which can be infinitely adjusted with respect to its delivery volume by swiveling its swash plate represented by the double arrow 14, which values can be changed between a minimum value Q min and a maximum value Q max .
  • the position of the swash plate 14 corresponding to the minimum delivery volume, shown in broken lines, is the one in which its normal runs parallel to the axes of the axial piston pump elements (not shown). In the position of the swash plate 14 corresponding to the maximum delivery volume Q max , its normal runs, for example, at an angle of 30 ° to the central axes of the axial piston pump elements.
  • a throttle 18 with an adjustable flow resistance is connected as a load sensor element, via which a pressure drop ⁇ P occurs during operation of the pressure supply unit 10 and the consumer 11, by which the pressure at the center tap 19 - between the throttle 18 and the high-pressure supply connection 17 of the consumer 11 - the effective supply pressure P V that can be tapped is lower than the outlet pressure P H of the main pump 12 at its high-pressure outlet 16.
  • two linear cylinders 21 and 22 are provided, by means of which oppositely directed torques can be exerted on the swivel plate 14, from their respective equilibrium the respective swivel position of the swivel plate 14 and the associated delivery rate of the main pump 12 result.
  • the drive pressure chamber 29 of the second linear cylinder 22, by means of the pressurization of which a moment urging the control disk 14 in its pivot position associated with its minimum delivery volume can be generated, can alternatively be connected to the - pressure-less - tank 32 of the pressure supply unit 10 or to the pressure-less control valve 31 acting as a pressure compensator High pressure outlet 16 of the main pump 12 can be connected.
  • the prestressed compression spring 28 of the first linear cylinder 21 also acts as a return spring for the second linear cylinder 22, the piston 33 thereof urges into the basic position associated with the minimal volume of its drive pressure chamber 29.
  • the control valve 31 is designed as a 3/2-way valve, which is forced into its illustrated basic position 0 by a valve spring 34, in which the drive pressure chamber 29 of the second linear cylinder 22 is connected to the unpressurized tank 32 of the pressure supply unit and against the high-pressure outlet 16 Main pump 12 is shut off.
  • a first control chamber 36 of the control valve 31 with the high output pressure P H of the main pump 12, the control valve 31 can be controlled into its function position I, which is alternative to the basic position zero, in which the drive pressure chamber 29 of the second linear cylinder is connected to the high pressure output 16 of the main pump 12 and now is blocked against the unpressurized tank 32 of the pressure supply unit 10.
  • control valve 31 By acting on a second control chamber 37 of the control valve 31 with the on the center tap 19 between the Throttle 18 and the consumer 11 pending, compared to the high output pressure P H of the main pump 12 pressure P V , the control valve 31 is pushed into its zero basic position.
  • the control valve 31 is designed as a proportional valve, in which an increasing deflection of its valve piston represented by the switching symbol 38 from its spring-centered end position as the basic position zero initially has a decrease in the flow cross section of the flow path 39 connecting the drive pressure chamber 29 of the second linear cylinder to the tank 32 until this occurs is blocked and a further deflection of the valve piston 38, which leads to the taking of the functional position I, to an increasing, ie cross-section-increasing release of the flow path 41, via which the drive pressure chamber 29 of the second linear cylinder 22 is connected to the high-pressure outlet 16 of the main pump 12 in the functional position I.
  • the pressure supply unit 10 operates when and as long as the center tap 19 between the throttle 18 and the consumer 11 is connected to the second control chamber 37 of the control valve 31, as follows: Before switching on the diesel engine 13 and thus activating the pressure supply unit 10 and starting up the consumer 11, which is connected between the adjustable throttle 18 and the tank 32 of the pressure supply unit 10, the two linear cylinders 21 and 22 are in their illustrated, with maximum delivery volume the main pump 12 linked basic positions, and the piston 38 of the control valve 31 assumes its spring-centered end position linked to the maximum flow cross section of the flow path 39 effective in the basic position 0 of the control valve 31.
  • preliminary activation of the main pump 12 increases to the extent that the flow rate of the oil flow conveyed by the main pump 12 through the throttle 18 and the consumer 11 increases, the pressure P H at the high pressure output of the Main pump and also on the center tap 19 between the throttle 11, the pressure difference ⁇ P - the pressure drop across the throttle 18 - between the high pressure outlet 16 of the main pump 12 and the center tap 19 or the high pressure supply connection 17 of the consumer 11 also according to the amount grows.
  • the difference ⁇ F by which the effective cross-sectional area F2 of the piston 33 of the second linear cylinder 22 is larger than the effective cross-sectional area F1 of the first linear cylinder 21, is dimensioned such that even at relatively low output pressures of the main pump 12 of, for example, 6 to 12 bar, the force deployed by the second linear cylinder 22 is sufficient to to "overpress" the first linear cylinder 21 and to achieve a rotation of the swivel plate 14 into its position linked to the minimum delivery volume of the main pump 12.
  • the control valve 31, the linear cylinders 21 and 22 acting on the swivel plate 14 of the main pump 12 and the throttle 18 connected between the main pump 12 and the consumer 11 provide stabilization of the oil flow flowing via the throttle 18 and the consumer 11 to the tank 32 of the pressure supply unit 10 to an amount which can be predetermined indirectly through the adjustable preload of the valve spring 34 of the control valve 31. It is therefore irrelevant within a wide setting range of the throttle 18 to what amount of its flow resistance the throttle 18 is set.
  • a protective device designated overall by 40 provided that, in cases in which the output torque of the diesel engine 13 is no longer sufficient to drive the main pump 12 in the sense of maintaining a predetermined output volume flow, reliably precludes the diesel engine 13 from stalling, which could lead to considerable malfunctions.
  • a related need situation can arise from a malfunction of the consumer 11, but can also occur in a controlled manner, e.g. characterized in that the throttle 18 is automatically set to increased flow resistance in the final phases of such strokes to achieve a gentle reversal of piston movements of the consumer 11.
  • the protective device 40 comprises an auxiliary pump 42 which, like the main pump 12, is driven by the diesel engine 13 and one which is proportional to the speed of the diesel engine 13 Volume flow generated.
  • auxiliary pump 42 which, like the main pump 12, is driven by the diesel engine 13 and one which is proportional to the speed of the diesel engine 13 Volume flow generated.
  • a hydraulic series circuit consisting of a consumer 44 represented by a fixed throttle and an adjusting throttle 46, via which the outlet pressure P A of the auxiliary pump 42 drops, the one above the components of this series circuit - the consumer 44 and the adjusting throttle 46 - occurring pressure drops .DELTA.P V and .DELTA.P D are proportional to the flow resistances of the consumer 44 and the adjusting throttle 46 and, in total, give the value of the outlet pressure P A of the auxiliary pump 42.
  • the protective device 40 comprises a 3/2-way valve Control valve, which is designed as a pressure-controlled valve, which is urged into its basic position 0 by a prestressed valve spring 48, in which the second control chamber 37 of the pressure-controlled control valve 31 of the pressure supply unit 10 is connected to the tank 32 of the pressure supply unit 10 and this control chamber 37 against the Center tap 19 between the throttle 18 and the consumer 11 is shut off, and this by pressurizing a control chamber 49 with the pressure prevailing between the consumer 44, which is connected to the auxiliary pump 42 and the adjusting throttle 46, the amount of the pressure drop ⁇ P D across the adjusting throttle 46 corresponds to in ne functional position I can be controlled, in which the one used on the center tap 19 between the load sensor element Setting throttle 18 and the pressure prevailing in the consumer 11 is coupled into the second control chamber 37 of the control valve 31 and this control chamber 37 is blocked off
  • the protective device explained so far works as follows: As long as the speed of the diesel engine 13 is higher than a predeterminable threshold value above which a stalling of the diesel engine 13 can be excluded with sufficient certainty, the pressure drop across the adjusting throttle 46 of the protective device 40 and thus the pressure coupled into the control chamber 49 of the control valve 47 is sufficient large to hold the control valve 47 against the action of its valve spring 48 in its functional position I, in which the pressure at the center tap 19 of the main pump circuit is coupled into the second control chamber 37 of the control valve 31 and the pressure supply unit 10 in the normal, load-sensing Control mode works.
  • the speed threshold below which the control valve 47 changes from its functional position I assigned to normal control operation to its basic position 0, which provides protection of the diesel engine 13 against stalling, can be predetermined by setting a specific flow resistance of the adjusting throttle 46.
  • the control pressure from which the control valve 47 is switched to its functional position I is between 4 and 10 bar.
  • the protective device 50 shown in FIG. 2 is functionally equivalent to the protective device 40 according to FIG. 1, but differs from this in terms of circuit technology in that the setting throttle 46, by means of which the speed threshold can be specified as a result, below which the second control chamber 37 of the control valve 31 is depressurized, connected directly to the high-pressure outlet 43 of the auxiliary pump 42 and the consumer 44 is connected between this adjusting throttle 46 and the tank 32 of the pressure supply unit, and in that the control valve 47 ', which is in its basic position 0 and in it Alternative function position I conveys the same functions as the control valve 47 of the protective device 40 according to FIG.
  • a differential valve which is switched from its basic position 0 to its function position I when the pressure difference ⁇ P D between the high-pressure outlet 43 of the auxiliary pump 42 and de r center tap 51 between the adjusting throttle 46 and the consumer 44 exceeds a threshold value, the amount of which can be the same as the control pressure that builds up in the exemplary embodiment according to FIG. 1 via the adjusting throttle 46 connected there between the consumer 44 and the tank 32.
  • control valve 47 'of the protective device 50 according to FIG. 2 in addition to the first control chamber 49', which is acted upon by the output pressure present at the high-pressure outlet 43 of the auxiliary pump 42, whereby the control valve 47 'is forced into its functional position I.
  • control valve 47 ' is acted upon by the pressure present at the center tap 51 between the setting throttle 46 and the consumer 44, whereby the control valve 47 'is pushed into its basic position 0, these control chambers 49' and 52 'being designed such that the forces resulting from their pressurization acting in the opposite direction on the valve piston cancel each other out, so that in the control valve 47 'the pressurization of its second control chamber 52 determines the pressure level against which the pressure coupled into the first control chamber 49' must be higher , so that the control valve 47 'against the action its valve spring 48 can be switched to its functional position I.
  • the control valve 47 ' is also designed so that this pressure difference is only a few bar, e.g. 6 bar.
  • the control chambers 49 'and 52 of the control valve 47' are acted upon by the absolute amount after significantly higher pressures than the control chamber 49 of the control valve 47 Protective device 40 according to FIG. 1, which places increased demands on the tightness of the control chambers 49 and 52.
  • the protective device 50 according to FIG. 2 it is readily possible to structurally combine the control valve 47 'and the adjusting throttle 46 with the auxiliary pump 42 in an integrated construction, since the consumer 44 is hydraulically connected downstream of this hydraulic functional unit.
  • control valve 47 or 47 ' can be designed as a proportional valve, which increases after a transition from one to the other of the possible functional positions 0 and I Opening cross sections of the effective circulation or flow flow paths 53 and 54 releases, whereby particularly gentle and therefore gentle starting and stopping characteristics of the main pump 12 can be achieved in switching situations of the consumer 11 of the main circuit.
  • control valve 47 or 47 ' this is, as not specifically shown, designed as a 3/3-way valve, which between the functional position 0, in which the second control chamber 37 of the control valve 31 against the reference pressure tap 19 of the main consumer circuit 11, 18, but is connected to the tank 32 of the pressure supply unit 10, and the functional position I, in which the second control chamber 37 of the control valve 31 is connected to the comparative pressure tap 19 of the main consumer circuit, but against the tank of the pressure supply unit 10 is locked, a locking position II has, in which the second control chamber 37 of the control valve 31 is shut off both against the reference pressure tap 19 of the main consumer circuit 11, 18 and against the tank 32 of the pressure supply unit 10.
  • the changeover positions in which the control valve changes from its blocking functional position II into its one flow position 0 or the alternative flow position I, seen in the direction of displacement of the valve body can be arranged at a distance from one another , which is between 1/50 and 1/5, preferably around 1/10 of the total stroke that the valve body can carry out between its end positions assigned to the alternative flow function positions 0 and I, respectively.

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Abstract

Bei einem hydraulischen Druckversorgungsaggregat mit einer von einem Dieselmotor angetriebenen Hauptpumpe ist ein an diese angeschlossener Hauptverbraucherkreis durch eine an die Hauptpumpe unmittelbar angeschlossene Einstelldrossel (18) und einen mit dieser in Reihe geschalteten Verbraucher (11) gebildet. Aus einem Vergleich des in eine erste Steuerkammer eines Regelventils (31) eingekoppelten Ausgangsdruckes PH mit dem zwischen der Drossel (18) und dem Hauptverbraucher (11) abgreifbaren, in eine zweite Stellkammer (37) des Regelventils (31) einkoppelbaren Vergleichsdruckes PV vermittelt das Regelventil (31) eine Ansteuerung einer Stelleinrichtung (21, 22) derart, daß der Volumenstrom im Haupt-Verbraucherkreis (16, 11) konstant bleibt. Eine Schutzeinrichtung, die in extremen Lastsituationen ein Abwürgen des Dieselmotors (13) verhindern soll, umfaßt eine von diesem mit angetriebene Hilfspumpe (42), die einen drehzahl-proportionalen Ausgangs-Volumenstrom erzeugt, der eine weitere Einstelldrossel (46) und einen dieser nachgeschalteten, drehzahlsynchronen Verbraucher (44) durchströmt, sowie ein druckgesteuertes Ventil (47), über das die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) zum Tank (32) hin druckentlastet und dadurch die Hauptpumpe (12) auf minimales Fördervolumen eingestellt wird, wenn die Motordrehzahl unter einen Schwellenwert abgesunken ist.

Description

  • Um im Betrieb einer hydraulisch angetriebenen Dickstoff-Förderpumpe, z.B. einer Zweizylinder-Pumpe für Beton, deren Förderzylinder mittels je eines hydraulischen Antriebszylinders angetrieben sind, durch deren alternierende Druckbeaufschlagung mit dem Ausgangsdruck eines Druckversorgungsaggregates und Entlastung derselben zum Tank des Druckversorgungsaggregates hin eine kontinuierliche Beton-Förderung erzielt werden soll, im Falle drastischer Last-Schwankung der im Bereich der Dickstoffpumpe auftretenden Störungen ein Abwürgen eines zum Antrieb einer z.B. lastsensierenden, auf konstanten Volumenstrom geregelten Hauptpumpe des Druckversorgungsaggregates zu vermeiden, ist es bekannt, die Drehzahl des Dieselmotors elektronisch zu erfassen und, falls diese unter einen als kritisch erachteten Schwellenwert absinkt, über eine elektrohydraulische Steuereinrichtung das Fördermengen-Stellglied der Hauptpumpe des Druckversorgungsaggregates im Sinne einer Reduzierung des von der Hauptpumpe erzeugten Volumenstromes anzusteuern, um deren Drehmomentbedarf soweit zu reduzieren, daß er von dem Antriebsmotor noch gedeckt und ein Abwürgen desselben vermieden werden kann.
  • Diese Art des Überlastschutzes des Dieselmotors und des Druckversorgungsaggregates insgesamt ist jedoch technisch aufwendig und für die rauhen Betriebsbedingungen, unter denen Dickstoffpumpen oftmals betrieben werden müssen, zu störanfällig.
  • Bei einer hydraulischen Steuervorrichtung für eine mittels einer Brennkraftmaschine angetriebene Hauptpumpe mit steuerbarem Hub ist es an sich bekannt (US-4,065,228), einen von einer drehzahlsynchron zur Hauptpumpe angetriebenen Hilfspumpe beaufschlagten Nebenkreis vorzusehen, der eine Abgriffstelle zur Ansteuerung eines einen Steuerdruck an die Hubstelleinrichtung der Hauptpumpe vermittelnden Unterdrehzahlventils aufweist. Der Steuerdruck wird bei der bekannten Steuervorrichtung mittels eines Druckaddierers aus dem lastabhängigen Druck in der Hauptleitung und dem vor einem der Abgriffstelle des Nebenkreises nachgeschalteten Druckbegrenzungsventil abgegriffenen konstanten Basisdruck erzeugt, wodurch bei einer bei geringer Motordrehzahl auftretenden Überlast eine Reduzierung der Pumpenleistung bewirkt werden soll, während ansonsten auch im Unterdrehzahlbereich des Motors die Förderleistung maximiert wird. Neben der fehlenden Möglichkeit zur Regelung auf konstanten, nicht maximalen Förderstrom wird hierbei vor allem als nachteilig empfunden, daß in den Nebenkreis ein druckvariabler Verbraucher nicht einschaltbar ist und damit notwendige Nebenfunktionen durch zusätzliche Aggregate erfüllt werden müssen.
  • Weiter ist es aus der DE-OS 23 63 480 an sich bekannt, eine hydraulische Verstelleinrichtung für eine Pumpe zur Erzeugung eines konstanten Förderstroms vorzusehen, deren Verstellglied mit Hilfe zweier mit einem aus dem Haupt-Verbraucherkreis abgeleiteten Differenzdruck beaufschlagbarer Verstellkolben derart geregelt wird, daß der Ausgangs-Volumenstrom der Pumpe mit zunehmendem Differenzdruck reduziert und mit abnehmendem Differenzdruck erhöht wird. Zur Ableitung des Differenzdrucks ist dort ein im Hauptkreis angeordnetes Dreiwege-Stromregelventil vorgesehen, das eine über zwei seriengeschaltete Drosseln geführte Verbindung zu einem Tank aufweist, wobei einer der Kolben mit einem zwischen den Drosseln abgezweigten Reststrom beaufschlagt wird, während der andere mit dem gegebenenfalls von einer Hilfspumpe erzeugten Förderdruck beaufschlagt ist. Bei dieser Verstelleinrichtung ist eine Schutzschaltung gegen eine Überlastung des Pumpenantriebs nicht vorgesehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei gleichwohl einfachem Aufbau einen zuverlässigen Überlast-Schutz des Druckversorgungsaggregates vermittelt, insbesondere ein Abwürgen seines Antriebsmotors verhindert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die hiernach unter Mitausnutzung hydraulischer Regel- und Stellglieder der Hauptpumpe, die zu deren Volumenstrom-Regelung ohnehin vorhanden sind, als rein hydraulische Einrichtung ausgebildete Schutzeinrichtung arbeitet sehr zuverlässig und ist - dank der Mehrfach-Ausnutzung vorhandener hydraulischer Funktionselemente - gegenüber einem Druckversorgungsaggregat ohne derartige Schutzeinrichtung auch mit vergleichsweise geringem technischem Mehraufwand realisierbar, der im wesentlichen auf die zusätzliche Hilfspumpe, ein einfaches druckgesteuertes Umschaltventil und einfache Strömungswiderstands-Elemente bedingt ist, ein Aufwand, der jedoch dann nicht nennenswert ins Gewicht fällt, wenn diese Funktionselemente der Schutzeinrichtung im Rahmen der gesamten Pumpeinrichtung, wie gemäß Anspruch 2 vorgesehen, zur Erfüllung weiterer ohnehin notwendiger, einen Neben-Verbraucherkreis erfordernder Funktionen ausgenutzt werden.
  • Ist hierbei, wie gemäß Anspruch 3 vorgesehen, der im Neben-Verbraucherkreis gespeiste Verbraucher unmittelbar an den Hochdruckausgang der Hilfspumpe angeschlossen und eine zur Sensierung des von der Hilfspumpe erzeugten Volumenstromes vorgesehene Einstelldrossel zwischen den Verbraucher und den Tank des Druckversorgungsaggregats geschaltet, so genügt zur Steuerung der Schutzfunktion ein einfaches, auf niedriges Steuerdruckniveau ausgelegtes Steuerventil.
  • Ist andererseits, wie gemäß Anspruch 4 vorgesehen, der zur Sensierung des von der Hilfspumpe erzeugten Volumenstromes vorgesehene einstellbare Strömungswiderstand unmittelbar an den Druckausgang der Hilfspumpe angeschlossen und der z.B. durch einen weiteren Verbraucher gebildete Strömungswiderstand zwischen die Einstelldrossel und den Tank des Druckversorgungsaggregates geschaltet, so wird als Schutzfunktions-Steuerventil zwar ein auf hohes Steuerdruckniveau ausgelegtes Ventil benötigt, das jedoch in die Hilfspumpe integriert sein kann, was sowohl in konstruktiver Hinsicht als auch hinsichtlich der Empfindlichkeit der Steuerung vorteilhaft ist.
  • In Kombination hiermit ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 eine geeignete Gestaltung des Steuerventils als Differentialventil angegeben.
  • Durch eine Gestaltung des Steuerventils gemäß Anspruch 6, z.B. als Proportionalventil, gegebenenfalls mit den durch die Merkmale des Anspruchs 7 angegebenen Funktionsstellungen kann auf einfache Weise die Ansprechcharakteristik der Stelleinrichtung beeinflußt werden, mittels derer das Fördervolumen der Hauptpumpe einstellbar ist und damit auch eine erwünschte An- und Auslaufcharakteristik des Druckversorgungsaggregates insgesamt erzielt werden.
  • Die gemäß Anspruch 8 vorgesehene, spezielle Gestaltung des Steuerventils kann zweckmäßig sein, um im Nieder-Drehzahlbereich des Antriebsmotors ein "Schwingen" der Volumenstrom-Regelung zu vermeiden.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 9 ist eine unter Gesichtspunkten einer guten Energieausnutzung günstige Relation der Strömungswiderstände des Verbrauchers und einer Einstelldrossel des Neben-Verbraucherkreises angegeben.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung anhand der Zeichnung.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel und
    Fig. 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung für ein Druckversorgungsaggregat mit von einem Dieselmotor angetriebener Hauptpumpe, in vereinfachter Blockschaltbild-Darstellung.
  • Das in der Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete Druckversorgungsaggregat für einen lediglich schematisch angedeuteten Verbraucher 11, z.B. eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe für die Betonförderung, umfaßt eine hinsichtlich ihres Fördervolumens pro Hub oder Umdrehung selbsttätig verstellbare Hauptpumpe 12, die mittels eines Dieselmotors 13 antreibbar ist.
  • Die Hauptpumpe 12 ist als Schwenkscheiben-Axialkolbenpumpe vorausgesetzt, die durch Verschwenken ihrer durch den Doppelpfeil 14 repräsentierten Schwenkscheibe hinsichtlich ihres Fördervolumens stufenlos auf verschiedene Werte einstellbar ist, die zwischen einem Minimalwert Qmin und einem Maximalwert Qmax veränderbar sind. Die minimalem Fördervolumen entsprechende, gestrichelt eingezeichnete Position der Schwenkscheibe 14 ist diejenige, in der ihre Normale parallel zu den Achsen der - nicht dargestellten - Axialkolben-Pumpenelemente verläuft. In der maximalem Fördervolumen Qmax entsprechenden Position der Schwenkscheibe 14 verläuft deren Normale beispielsweise unter einem Winkel von 30° zu den zentralen Achsen der Axialkolben-Pumpenelemente.
  • Zwischen den Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 und den Hochdruck-Versorgungsanschluß 17 ist als Last-Sensor-Glied eine Drossel 18 mit einstellbarem Strömungswiderstand geschaltet, über der im Betrieb des Druckversorgungsaggregates 10 und des Verbrauchers 11 ein Druckabfall ΔP auftritt, um den der an der Mittelanzapfung 19 - zwischen der Drossel 18 und dem Hochdruck-Versorgungsanschluß 17 des Verbrauchers 11 - abgreifbare effektive Versorgungsdruck PV niedriger ist als der Ausgangsdruck PH der Hauptpumpe 12 an deren Hochdruckausgang 16.
  • Als Stellantriebe, mittels derer im Zuge einer Fördermengen-Regelung der Hauptpumpe 12 deren Schwenkscheibe 14 auf verschiedene Schwenkpositionen einstellbar ist, sind beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel zwei Linearzylinder 21 und 22 vorgesehen, mittels derer entgegengesetzt gerichtete Drehmomente auf die Schwenkscheibe 14 ausübbar sind, aus deren jeweiligem Gleichgewicht die jeweilige Schwenkposition der Schwenkscheibe 14 und die damit verknüpfte Fördermenge der Hauptpumpe 12 resultieren.
  • Der durch einen Kolben 23, welcher über eine Kolbenstange 24 gelenkig mit der Schwenkscheibe 14 verbunden ist, axial beweglich begrenzte Antriebsdruckraum 26 desjenigen Linearzylinders 21, durch dessen Druckbeaufschlagung die Schwenkscheibe 14 im Sinne einer Vergrößerung des Fördervolumens der Hauptpumpe 12 geschwenkt wird, ist über eine Steuerleitung 27 permanent mit dem Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 verbunden. Sowohl durch die hieraus resultierende Druckbeaufschlagung des Antriebsdruckraumes 26 mit dem Ausgangsdruck der Hauptpumpe 12 als auch durch eine vorgespannte Druckfeder 28, entfaltet der Linearzylinder 21 ständig eine Kraft, die zu einem die Schwenkscheibe 14 in deren mit größtmöglichem Fördervolumen verknüpfte Position drängendem Moment führt.
  • Der Antriebsdruckraum 29 des zweiten Linearzylinders 22, durch dessen Druckbeaufschlagung ein die Steuerscheibe 14 in deren mit minimalem Fördervolumen verknüpfte Schwenkposition drängendes Moment erzeugbar ist, ist über ein als Druckwaage wirkendes, druckgesteuertes Regelventil 31 alternativ an den - drucklosen - Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 oder den Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 anschließbar.
  • Durch die gelenkige Verbindung der Kolbenstange 35 des die axial bewegliche Begrenzung des Antriebsdruckraumes 29 des zweiten Linearzylinders bildenden Kolbens 33 mit der Schwenkscheibe 14 der Hauptpumpe 12 wirkt die vorgespannte Druckfeder 28 des ersten Linearzylinders 21 auch als Rückstellfeder für den zweiten Linearzylinder 22, die dessen Kolben 33 in die mit minimalem Volumen seines Antriebsdruckraumes 29 verknüpfte Grundstellung drängt.
  • Das Regelventil 31 ist als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, das durch eine Ventilfeder 34 in seine dargestellte Grundstellung 0 gedrängt wird, in welcher der Antriebsdruckraum 29 des zweiten Linearzylinders 22 mit dem drucklosen Tank 32 des Druckversorgungsaggregates verbunden und gegen den Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 abgesperrt ist. Durch Druckbeaufschlagung einer ersten Steuerkammer 36 des Regelventils 31 mit dem hohen Ausgangsdruck PH der Hauptpumpe 12 ist das Regelventil 31 in seine zur Grundstellung Null alternative Funktionsstellung I steuerbar, in welcher der Antriebsdruckraum 29 des zweiten Linearzylinders mit dem Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 verbunden und nunmehr gegen den drucklosen Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 abgesperrt ist.
  • Durch Beaufschlagung einer zweiten Steuerkammer 37 des Regelventils 31 mit dem an der Mittelanzapfung 19 zwischen der Drossel 18 und dem Verbraucher 11 anstehenden, gegenüber dem hohen Ausgangsdruck PH der Hauptpumpe 12 etwas abgefallenen Druck PV wird das Regelventil 31 in seine Grundstellung Null gedrängt.
  • Das Regelventil 31 ist als Proportionalventil ausgebildet, bei dem eine zunehmende Auslenkung seines durch das Schaltsymbol 38 repräsentierten Ventilkolbens aus dessen federzentrierter Endstellung als Grundstellung Null zunächst eine Abnahme des Durchflußquerschnittes des den Antriebsdruckraum 29 des zweiten Linearzylinders mit dem Tank 32 verbindenden Durchflußpfades 39 eintritt, bis dieser gesperrt ist und eine weitere Auslenkung des Ventilkolbens 38, die zur Einnahme der Funktionsstellung I führt, zu einer zunehmenden, d.h. querschnittsvergrößernden Freigabe des Durchflußpfades 41 führt, über den in der Funktionsstellung I der Antriebsdruckraum 29 des zweiten Linearzylinders 22 mit dem Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 verbunden ist.
  • Das insoweit seinem Aufbau nach erläuterte Druckversorgungsaggregat 10 arbeitet, wenn und so lange die Mittelanzapfung 19 zwischen der Drossel 18 und dem Verbraucher 11 mit der zweiten Steuerkammer 37 des Regelventils 31 verbunden ist, wie folgt:
    Vor dem Einschalten des Dieselmotors 13 und damit der Aktivierung des Druckversorgungsaggregates 10 und Inbetriebnahme des Verbrauchers 11, der zwischen die einstellbare Drossel 18 und den Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 geschaltet ist, befinden sich die beiden Linearzylinder 21 und 22 in ihren dargestellten, mit maximalem Fördervolumen der Hauptpumpe 12 verknüpften Grundstellungen, und der Kolben 38 des Regelventils 31 nimmt seine mit maximalem Durchflußquerschnitt des in der Grundstellung 0 des Regelventils 31 wirksamen Durchflußpfades 39 verknüpfte - federzentrierte - Endlage ein.
  • Mit dem Einschalten des Dieselmotors 13 und der damit verknüpften, einleitenden Aktivierung der Hauptpumpe 12 steigt in dem Maße, wie die Strömungsgeschwindigkeit des von der Hauptpumpe 12 durch die Drossel 18 und den Verbraucher 11 geförderten Ölstromes ansteigt, der Druck PH am Hochdruck-Ausgang der Hauptpumpe und auch an der Mittelanzapfung 19 zwischen der Drossel 11 an, wobei der Druckunterschied ΔP - der Druckabfall über der Drossel 18 - zwischen dem Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 und der Mittelanzapfung 19 bzw. den Hochdruck-Versorgungsanschluß 17 des Verbrauchers 11 dem Betrage nach ebenfalls anwächst.
  • Durch den am Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 sich aufbauenden Ausgangsdruck PH wird, sobald der Druck in der ersten Steuerkammer 36 des Regelventils 31 ausreichend ist, um dessen Kolben 38 gegen die - relativ geringe - Rückstellkraft der Ventilfeder 34 in seine Funktionsstellung I zu verschieben, ein anwachsender Druck in den Antriebsdruckraum 29 des zweiten zur Verstellung der Schwenkscheibe 14 vorgesehenen Linearzylinders 22 eingekoppelt. Die wirksame Querschnittsfläche F₂ des Kolbens 32 dieses zweiten Linearzylinders 22 ist etwas größer als die wirksame Querschnittsfläche F₁ des ersten Antriebszylinders 21, in dessen Antriebsdruckraum 28 der am Hochdruckausgang 16 der Hauptpumpe 12 anstehende Ausgangsdruck permanent eingekoppelt ist. Der Unterschiedsbetrag ΔF, um den die wirksame Querschnittsfläche F₂ des Kolbens 33 des zweiten Linearzylinders 22 größer ist als die wirksame Querschnittsfläche F₁ des ersten Linearzylinders 21, ist so bemessen, daß schon bei relativ niedrigen Ausgangsdrücken der Hauptpumpe 12 von z.B. 6 bis 12 bar die durch den zweiten Linearzylinder 22 entfaltete Kraft ausreicht, um den ersten Linearzylinder 21 zu "überdrücken" und eine Verdrehung der Schwenkscheibe 14 bis in deren mit minimalem Fördervolumen der Hauptpumpe 12 verknüpfte Position zu erzielen. Dadurch wird - in der einleitenden Phase der Aktivierung des Druckversorgungsaggregats 10 - zunächst eine Reduzierung des Drehmomentbedarfs der Hauptpumpe 12 und damit eine Entlastung des Antriebsmotors 13 erzielt, der dementsprechend rasch auf seine Soll-Drehzahl gebracht werden kann.
  • Mit stetig zunehmendem Volumenstrom durch die Drossel 18 und den Verbraucher 11 steigt der an der Mittelanzapfung 19 zwischen der Drossel 18 und dem Verbraucher 17 abgegriffene, in die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 eingekoppelte Druck PV an, wodurch das Regelventil - mit Unterstützung seiner Ventilfeder 34 - wieder in seine Grundstellung 0 zurückgelangt, in welcher der Antriebsdruckraum 29 des zweiten Linearzylinders 22 in kommunizierende Verbindung mit dem Vorratsbehälter 32 gelangt und als Folge hiervon die Schwenkscheibe 14 im Sinne einer Vergrößerung des Volumenstromes, den die Hauptpumpe 12 fördert, verschwenkt wird. Im "eingeschwungenen" Zustand der Volumenstrom-Regelung vermittelt die das Regelventil 31, die auf die Schwenkscheibe 14 der Hauptpumpe 12 wirkenden Linearzylinder 21 und 22 sowie die zwischen die Hauptpumpe 12 und den Verbraucher 11 geschaltete Drossel 18 umfassende Regeleinrichtung eine Stabilisierung des über die Drossel 18 und den Verbraucher 11 zum Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 fließenden Ölstromes auf einen Betrag, der - mittelbar - durch die - einstellbare - Vorspannung der Ventilfeder 34 des Regelventils 31 vorgebbar ist. Damit ist es innerhalb eines weiten Einstellbereiches der Drossel 18 unerheblich, auf welchen Betrag ihres Strömungswiderstandes die Drossel 18 eingestellt wird.
  • Zusätzlich zu der im Rahmen des Druckversorgungsaggregats 10 vorgesehenen Regeleinrichtung, die im Ergebnis eine Stabilisierung des von der Hauptpumpe 12 erzeugten Volumenstromes auf einen erwünschten Wert vermittelt, auch wenn die durch den Verbraucher 11 repräsentierte Last erheblichen Schwankungen unterworfen ist, ist eine insgesamt mit 40 bezeichnete Schutzeinrichtung vorgesehen, die in Fällen, in denen das Ausgangsdrehmoment des Dieselmotors 13 nicht mehr ausreicht, die Hauptpumpe 12 im Sinne der Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Ausgangs-Volumenstromes anzutreiben, zuverlässig ausschließt, daß der Dieselmotor 13 abgewürgt wird, was zu erheblichen Betriebsstörungen führen könnte.
  • Eine diesbezügliche Bedarfssituation kann durch eine Fehlfunktion des Verbrauchers 11 entstehen, kann aber auch gesteuert eintreten, z.B. dadurch, daß zur Erzielung einer sanften Bewegungsumkehr von Kolben-Bewegungen des Verbrauchers 11 die Drossel 18 in Endphasen solcher Hübe selbsttätig auf erhöhte Strömungswiderstände eingestellt wird.
  • Die Schutzeinrichtung 40 umfaßt eine Hilfspumpe 42, die ebenso wie die Hauptpumpe 12 von dem Dieselmotor 13 angetrieben ist und einen zur Drehzahl des Dieselmotors 13 proportionalen Volumenstrom erzeugt. Zwischen dem Druckausgang 43 und dem Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggregates 10 liegt eine aus einem durch eine Festdrossel repräsentierten Verbraucher 44 und einer Einstelldrossel 46 bestehende hydraulische Reihenschaltung, über der der Ausgangsdruck PA der Hilfspumpe 42 abfällt, wobei die über den Komponenten dieser Reihenschaltung - dem Verbraucher 44 und der Einstelldrossel 46 - auftretenden Druckabfälle ΔPV und ΔPD den Strömungswiderständen des Verbrauchers 44 und der Einstelldrossel 46 proportional sind und in der Summe den Wert des Ausgangsdruckes PA der Hilfspumpe 42 ergeben.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, bei dem der Verbraucher 44 unmittelbar an den Hochdruckausgang 43 der Hilfspumpe 42 angeschlossen und die Einstelldrossel 46 zwischen den Verbraucher 44 und den Tank 32 geschaltet ist, umfaßt die Schutzeinrichtung 40 ein als 3/2-Wege-Ventil ausgebildetes Steuerventil, das als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist, das durch eine vorgespannte Ventilfeder 48 in seine Grundstellung 0 gedrängt wird, in welcher die zweite Steuerkammer 37 des druckgesteuerten Regelventils 31 des Druckversorgungsaggregats 10 mit dem Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 verbunden ist und diese Steuerkammer 37 gegen die Mittelanzapfung 19 zwischen der Drossel 18 und dem Verbraucher 11 abgesperrt ist, und das durch Druckbeaufschlagung einer Steuerkammer 49 mit dem zwischen dem Verbraucher 44, der an die Hilfspumpe 42 angeschlossen ist und der Einstelldrossel 46 herrschenden Druck, dessen Betrag dem Druckabfall ΔPD über der Einstelldrossel 46 entspricht, in seine Funktionsstellung I steuerbar ist, in welcher der an der Mittelanzapfung 19 zwischen der als Last-Sensorglied ausgenutzten Einstelldrossel 18 und dem Verbraucher 11 herrschende Druck in die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 eingekoppelt ist und diese Steuerkammer 37 gegen den Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 abgesperrt ist.
  • Die insoweit erläuterte Schutzeinrichtung arbeitet wie folgt:
    Solange die Drehzahl des Dieselmotors 13 höher ist als ein vorgebbarer Schwellenwert, oberhalb dessen ein Abwürgen des Dieselmotors 13 mit hinreichender Sicherheit ausgeschlossen werden kann, ist der Druckabfall über der Einstelldrossel 46 der Schutzeinrichtung 40 und damit der in die Steuerkammer 49 des Steuerventils 47 eingekoppelte Druck hinreichend groß, um das Steuerventil 47 gegen die Wirkung seiner Ventilfeder 48 in seiner Funktionsstellung I zu halten, in welcher der an der Mittelanzapfung 19 des Hauptpumpenkreises anstehende Druck in die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 eingekoppelt ist und das Druckversorgungsaggregat 10 im normalen, Last-sensierenden Regelungsbetrieb arbeitet.
  • Fällt die Drehzahl des Dieselmotors 13 unter den genannten Schwellenwert, mit der Folge, daß der von der Hilfspumpe 42 erzeugte Volumenstrom nicht mehr ausreicht, um mit dem zwischen dem Verbraucher 44 und der Einstelldrossel 46 der Schutzeinrichtung 40 herrschenden Druck das Steuerventil 47 in seiner Funktionsstellung I halten zu können, so daß dieses durch die Rückstellkraft der Ventilfeder 48 in seine Grundstellung 0 geschaltet wird, so wird die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 zum Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 hin druckentlastet, wodurch die Hauptpumpe 12 in ihren minimalem Fördervolumen und damit auch minimalem Drehmomentbedarf entsprechenden Funktionszustand gesteuert wird, in dem der Dieselmotor 13 nicht abgewürgt werden kann.
  • Der Drehzahl-Schwellenwert, bei dessen Unterschreiten das Steuerventil 47 aus seiner dem normalen Regelungsbetrieb zugeordneten Funktionsstellung I in seine den Schutz des Dieselmotors 13 gegen ein Abwürgen vermittelnde Grundstellung 0 übergeht, ist mit Einstellung eines bestimmten Strömungswiderstandes der Einstelldrossel 46 vorgebbar. In einer typischen Auslegung der Schutzeinrichtung 40 beträgt der Steuerdruck, ab welchem das Steuerventil 47 in seine Funktionsstellung I umgeschaltet wird, zwischen 4 und 10 bar.
  • Die in der Fig. 2 dargestellte Schutzeinrichtung 50 ist mit der Schutzeinrichtung 40 gemäß Fig. 1 funktionsäquivalent, unterscheidet sich von dieser jedoch in schaltungstechnischer Hinsicht dadurch, daß die Einstelldrossel 46, mittels derer im Ergebnis die Drehzahlschwelle vorgebbar ist, unterhalb derer die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 druckentlastet wird, unmittelbar an den Hochdruckausgang 43 der Hilfspumpe 42 angeschlossen und der Verbraucher 44 zwischen diese Einstelldrossel 46 und den Tank 32 des Druckversorgungsaggregats geschaltet ist, sowie dadurch, daß das Steuerventil 47', das in seiner Grundstellung 0 und in seiner dazu alternativen Funktionsstellung I dieselben Funktionen vermittelt wie das Steuerventil 47 der Schutzeinrichtung 40 gemäß Fig. 1, hier als Differential-Ventil ausgebildet ist, das aus seiner Grundstellung 0 in seine Funktionsstellung I umgeschaltet wird, wenn die Druckdifferenz ΔPD zwischen dem Hochdruckausgang 43 der Hilfspumpe 42 und der Mittelanzapfung 51 zwischen der Einstelldrossel 46 und dem Verbraucher 44 einen Schwellenwert überschreitet, der dem Betrage nach derselbe sein kann wie der Steuerdruck, der sich beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 über der dort zwischen den Verbraucher 44 und den Tank 32 geschalteten Einstelldrossel 46 aufbaut.
  • Demgemäß ist bei dem Steuerventil 47' der Schutzeinrichtung 50 gemäß Fig. 2 zusätzlich zu der ersten Steuerkammer 49', die mit dem am Hochdruckausgang 43 der Hilfspumpe 42 anstehenden Ausgangsdruck derselben beaufschlagt ist, wodurch das Steuerventil 47' in seine Funktionsstellung I gedrängt wird, eine zweite Steuerkammer 52 vorgesehen, die mit dem an der Mittelanzapfung 51 zwischen der Einstelldrossel 46 und dem Verbraucher 44 anstehenden Druck beaufschlagt ist, wodurch das Steuerventil 47' in seine Grundstellung 0 gedrängt wird, wobei diese Steuerkammern 49' und 52' so ausgelegt sind, daß die durch ihre Druckbeaufschlagung resultierenden, in entgegengesetzter Richtung auf den Ventilkolben wirkenden Kräfte sich aufheben, so daß bei dem Steuerventil 47' durch die Druckbeaufschlagung seiner zweiten Steuerkammer 52 das Druckniveau bestimmt ist, gegenüber welchem der in die erste Steuerkammer 49' eingekoppelte Druck höher sein muß, damit das Steuerventil 47' gegen die Wirkung seiner Ventilfeder 48 in seine Funktionsstellung I umgeschaltet werden kann. Auch das Steuerventil 47' ist so ausgelegt, daß diese Druckdifferenz nur wenige bar beträgt, z.B. 6 bar.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Schutzeinrichtung 50 gemäß Fig. 2 sind die Steuerkammern 49' und 52 des Steuerventils 47' mit dem Absolutbetrag nach wesentlich höheren Drücken beaufschlagt als die Steuerkammer 49 des Steuerventils 47 der Schutzeinrichtung 40 gemäß Fig. 1, was erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit der Steuerkammern 49 und 52 stellt. Bei der Schutzeinrichtung 50 gemäß Fig. 2 ist es jedoch ohne weiteres möglich, das Steuerventil 47' und die Einstelldrossel 46 baulich mit der Hilfspumpe 42 in einer integrierten Bauweise zusammenzufassen, da der Verbraucher 44 dieser hydraulischen Funktionseinheit hydraulisch nachgeschaltet ist.
  • Sowohl bei der Schutzeinrichtung 40 gemäß Fig. 1 als auch bei der Schutzeinrichtung 50 gemäß Fig. 2 kann das Steuerventil 47 bzw. 47' als Proportionalventil ausgebildet sein, das nach einem Übergang von der einen in die andere der möglichen Funktionsstellungen 0 und I jeweils zunehmende Öffnungsquerschnitte der wirksamen Umlauf- bzw. Durchflußströmungspfade 53 bzw. 54 freigibt, wodurch sich besonders sanfte und damit schonende An- und Auslaufcharakteristiken der Hauptpumpe 12 in Umschaltsituationen des Verbrauchers 11 des Hauptkreislaufes erzielen lassen.
  • Bei einer derartigen Ausbildung des Steuerventils 47 bzw. 47' ist dieses, wie nicht eigens dargestellt, als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet, das zwischen der Funktionsstellung 0, in welcher die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 gegen die Vergleichsdruck-Abgriffstelle 19 des Hauptverbraucherkreises 11,18 abgesperrt, dafür aber mit dem Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 verbunden ist, und der Funktionsstellung I, in welcher die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 mit der Vergleichsdruck-Abgriffstelle 19 des Hauptverbraucherkreises verbunden, jedoch gegen den Tank des Druckversorgungsaggregats 10 abgesperrt ist, eine sperrende Funktionsstellung II hat, in der die zweite Steuerkammer 37 des Regelventils 31 sowohl gegen die Vergleichsdruck-Abgriffstelle 19 des Hauptverbraucherkreises 11,18 als auch gegen den Tank 32 des Druckversorgungsaggregats 10 abgesperrt ist.
  • In spezieller Gestaltung eines solchen 3/3-Wege-Ventils können die Umschaltpositionen, in denen das Steuerventil aus seiner sperrenden Funktionsstellung II in seine eine Durchflußstellung 0 oder die dazu alternative Durchflußstellung I übergeht, in Verschieberichtung des Ventilkörpers gesehen, in einem Abstand voneinander angeordnet sein, der zwischen 1/50 und 1/5, vorzugsweise um 1/10 des Gesamthubes beträgt, den der Ventilkörper zwischen seinen den alternativen Durchfluß-Funktionsstellungen 0 bzw. I zugeordneten Endpositionen ausführen kann.

Claims (9)

  1. Überlast-Schutzeinrichtung für einen als Brennkraftmaschine, insbesondere als Dieselmotor ausgebildeten Antriebsmotor (13) einer Hauptpumpe (12) eines hydraulischen Druckversorgungsaggregats (10), die mittels einer hydraulischen Regeleinrichtung auf Konstanz des Volumenstromes in einem an den Hochdruck-Ausgang (16) der Hauptpumpe (12) angeschlossenen, von diesem zum Tank (32) des Druckversorgungsaggregates (10) führenden und über die Pumpe (12) geschlossenen Haupt-Verbraucherkreises fließenden Druckmittelstromes regelbar ist, zu dessen Überwachung eine mit dem Hauptverbraucher (11) in Reihe geschaltete Drossel (18) vorgesehen ist, über der ein für den Ist-Wert des über den Hauptverbraucher (11) geleitete Volumenstromes charakteristischer Druckabfall (ΔP) auftritt, durch dessen Sensierung mittels eines Regelventils (31), das aus einem Vergleich des als Referenzdruck in eine erste Steuerkammer (36) dieses Regelventils eingekoppelten Ausgangsdruckes PH der Hauptpumpe (12) mit dem an einer Abgriffstelle (19) zwischen der Drossel (18) und dem Hauptverbraucher (11) herrschenden, in eine zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) als Vergleichsdruck eingekoppelten Druckes PV einen in eine hydraulische Stelleinrichtung (22) der Hauptpumpe (12) eingekoppelten Steuerdruck derart regelt, daß mit zunehmendem Betrag der Druckdifferenz (ΔP) über der Drossel (18) der Ausgangs-Volumenstrom der Hauptpumpe (12) reduziert und mit abnehmender Druckdifferenz (ΔP) der Volumenstrom erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebenfalls mittels des Antriebsmotors (13) der Hauptpumpe (12), mit diesem drehzahlsynchron angetriebene Hilfspumpe (42) vorgesehen ist, die einen drehzahl-proportionalen Ausgangs-Volumenstrom erzeugt, der über einen einen einstellbaren Strömungswiderstand (46) und einen weiteren Strömungswiderstand (44) in hydraulischer Reihenschaltung umfassenden Neben-Verbraucherkreis, der eine Abgriffstelle hat, an der ein mit dem Volumenstrom variierender Druck ansteht, zum Tank (32) des Druckversorgungsaggregates (10) geleitet ist, und daß zur Einkopplung des an der Abgriffstelle (19) des Hauptverbraucherkreises (11,18) anstehenden Vergleichsdruckes (PV) in die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) ein druckgesteuertes Ventil (47;47') vorgesehen ist, das durch eine vorgespannte Ventilfeder (48) in eine Grundstellung (0) drängbar ist, in der die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) druckentlastet ist und durch Beaufschlagung einer Steuerkammer (49;49') mit dem an der Abgriffstelle des Neben-Verbraucherkreises (44,46) herrschenden Druck in eine Funktionsstellung (I) steuerbar ist, in welcher der im Haupt-Verbraucherkreis (11,18) anstehende Vergleichsdruck (PV) in die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) eingekoppelt ist.
  2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Strömungswiderstand (44) des Neben-Verbraucherkreises (46,44) als drehzahlsynchroner Verbraucher, z.B. als hydraulisch angetriebenes Rührwerk ausgebildet ist.
  3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand (44) des Neben-Verbraucherkreises unmittelbar an den Druckausgang (43) der Hilfspumpe (42) angeschlossen und der zur Sensierung des Volumenstromes vorgesehene - einstellbare - Strömungswiderstand (46) zwischen den Strömungswiderstand (44) und den Tank (32) des Druckversorgungsaggregats (10) geschaltet ist.
  4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Strömungswiderstand (46) des Neben-Verbraucherkreises (46,44) unmittelbar an den Druckausgang (43) der Hilfspumpe (42) und der Strömungswiderstand (44) bzw. der Verbraucher (44) des Neben-Verbraucherkreises (46,44) zwischen den einstellbaren Strömungswiderstand (46) und den Tank (32) des Druckversorgungsaggregats (10) geschaltet ist.
  5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einkopplung des Vergleichsdruckes (PV) in die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) vorgesehene, druckgesteuerte Steuerventil (47') als Differentialventil ausgebildet ist, das durch Beaufschlagung einer ersten Steuerkammer (49') mit dem Ausgangsdruck (PH) der Hauptpumpe (42) in die die Einkopplung des Vergleichsdruckes (PV) in die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) vermittelnde Funktionsstellung (I) drängbar ist und durch Druckbeaufschlagung einer zweiten Steuerkammer (52) in die die Druckentlastung der zweiten Steuerkammer (37) des Regelventils (31) vermittelnde Grundstellung (0) drängbar ist.
  6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den alternativen Funktionsstellungen (0 und I) des Steuerventils (47; 47') wirksamen Durchflußpfade (53 und 54) mit zunehmender Auslenkung des Ventilkörpers aus dem Umschaltbereich eine stetige Querschnittserweiterung erfahren.
  7. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (47;47') als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet ist, das zwischen der Funktionsstellung (0), in welcher die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) gegen die Vergleichsdruck-Abgriffstelle (19) des Haupt-Verbraucherkreises (11,18) abgesperrt, dafür aber mit dem Tank (32) des Druckversorgungsaggregats (10) verbunden ist, und der Funktionsstellung (I), in welcher die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) mit der Vergleichsdruck-Abgriffstelle (19) des Haupt-Verbraucherkreises verbunden, jedoch gegen den Tank (32) des Druckversorgungsaggregats (10) abgesperrt ist, eine sperrende Funktionsstellung (II) hat, in der die zweite Steuerkammer (37) des Regelventils (31) sowohl gegen die Vergleichsdruck-Abgriffstelle (19) des Haupt-Verbraucherkreises (11,18) als auch gegen den Tank (32) des Druckversorgungsaggregats (10) abgesperrt ist.
  8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltpositionen, in denen das Steuerventil (47;47') aus seiner sperrenden Funktionsstellung (II) in seine eine Durchflußstellung (0) oder die dazu alternative Durchflußstellung (I) übergeht, in Verschieberichtung des Ventilkörpers gesehen, in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der zwischen 1/50 und 1/5, vorzugsweise um 1/10 des Gesamthubes beträgt, den der Ventilkörper zwischen seinen den alternativen Durchfluß-Funktionsstellungen (0 und I) zugeordneten Endpositionen ausführen kann.
  9. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der weitere Strömungswiderstand des Neben-Verbraucherkreises als drehzahlsynchroner Verbraucher ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im stationären Betriebszustand des Haupt-Verbraucherkreises (11,18) der Druckabfall über dem einstellbaren Strömungswiderstand (46) des Neben-Verbraucherkreises (46,44) zwischen 5% und 15%, vorzugsweise um 10% des über dem drehzahlsynchronen Verbraucher (44) des Neben-Verbraucherkreises auftretenden Druckabfalls beträgt.
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