EP0617758A1 - Einrichtung zur regelung des ausgangsdruckes einer verstellpumpe. - Google Patents

Einrichtung zur regelung des ausgangsdruckes einer verstellpumpe.

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EP0617758A1
EP0617758A1 EP93900035A EP93900035A EP0617758A1 EP 0617758 A1 EP0617758 A1 EP 0617758A1 EP 93900035 A EP93900035 A EP 93900035A EP 93900035 A EP93900035 A EP 93900035A EP 0617758 A1 EP0617758 A1 EP 0617758A1
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EP
European Patent Office
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pressure
valve
control
pump
chamber
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EP93900035A
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English (en)
French (fr)
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EP0617758B1 (de
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Hartmut Benckert
Werner Muenzenmaier
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Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Original Assignee
Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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Publication of EP0617758B1 publication Critical patent/EP0617758B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F04B49/08—Regulating by delivery pressure

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the outlet pressure of a variable displacement pump, in particular a main pump of a pressure supply unit for a hydraulic drive device, e.g. the / the drive cylinder of a thick matter pump according to the preamble of claim 1.
  • a delivery rate control element which can be actuated by means of a hydraulic servomotor, which by means of alternative pressurization and relief of a drive pressure chamber for executing the Adjusting movements for the opposite changes in the delivery volume of the variable displacement pump can be driven, a pressure-controlled valve being provided to control the relevant pressurization and relief of this drive pressure chamber, which valve, controlled by the output pressure of the pump or a pressure proportional to this, from one by means of a minimum restoring force of a restoring element, for example a spring, a minimum pressure determined determines an output pressure which increases with the control pressure coupled into its control chamber and which acts on the drive pressure chamber of the servomotor.
  • Such control devices are known and comprise a valve which can be controlled with the outlet pressure of the variable displacement pump, for example a valve designed as a proportional valve, and which increases with increasing outlet pressure of the variable displacement pump. Pump is increasingly pushed against the restoring force of a valve spring into the functional position that mediates the activation of the actuator, the output pressure of the variable pump being determined by the preset preload of the valve spring in the stationary state of the pressure control.
  • This type of control which can be superimposed on a volume flow control, which - at a lower pressure level than the maximum level determined by the pressure control valve - provides constant control of the volume flow of the high-pressure pump, has the disadvantage, however, that in start-up Si - Tuations of a consumer who needs a relatively high operating pressure level in the stationary state of his movement sequences, strong pressure surges can occur which are both wear-promoting and are associated with considerable noise, since in the starting situation the control device switches on The largest possible delivery volume of the variable displacement pump is set and this is only reduced when the consumer has started up.
  • the object of the invention is therefore to provide a control device Improvement of the type mentioned at the outset in such a way that a gentle increase in the operating pressure can be achieved, in particular in start-up situations of a hydraulic consumer, and / or a correspondingly gentle increase in the operating pressure until, in the event of load changes in the sense of a sudden increase in the load to a predetermined maximum value.
  • the pressure-controlled valve is controlled in the functional position in which the actuator acts in the sense of a reduction in the delivery rate of the variable pump and as a result the rate of increase of the output pressure of the variable pump is reduced.
  • the time delay element comprises a throttle and a pressure accumulator which can be charged via the latter, the pressure developing during operation of the consumer at the center tap between the throttle and the pressure accumulator entering the reset chamber of the pressure regulator Controlled valve is coupled, the product of the flow resistance of the throttle and the storage capacity of the pressure accumulator is a measure of the delay time constant of the time delay element, which can thus also be predetermined by specifying these variables, it being used for a targeted variation of the delay time constant of Time delay element, provided that its pressure accumulator has sufficient capacity, is particularly advantageous if the throttle of the time delay element is designed as an adjusting throttle.
  • the time delay element can be switched off for the duration of such activation periods, which in the simplest case can be reached by shutting off the pressure accumulator of the time delay element.
  • a valve suitable for this purpose is designed in a preferred embodiment of the control device as a 3/2-way valve, in the basic position of which the accumulator is connected to the throttle and in the switching position of which the accumulator is shut off against the throttle, but instead on the unpressurized one Storage container of the pressure supply unit is connected.
  • the memory can be discharged in the switch position in order to be rechargeable in a next start-up cycle and to be able to perform its deceleration function.
  • a valve connected between the pump output and the time delay element can also be suitable, which has a basic position 0 in which the pump output is connected to the time delay element and a switching position in which the pump is switched off ⁇ gear blocked against the time delay element, but is connected directly to the second control chamber of the pressure-controlled valve.
  • a check valve is connected between the control line, to which the pressure output of the variable displacement pump is connected in the switching position of the valve, and the pressure accumulator of the time delay element, which check valve has a relatively higher pressure in the control line than in Pressure accumulator is acted on in the blocking direction in order to avoid charging of the pressure accumulator in the switching position of the valve.
  • the pressure control device can be used to control the output pressure of the adjustment pump Limit value that is equivalent to the bias of the return spring of the pressure-controlled valve.
  • valves intended to shut off the high-pressure output of the variable pump from the time delay element and, at the same time, direct connection of the pump output to the second control chamber of the pressure-controlled valve, and the valve used to relieve pressure in the control chamber can be seen as 3/2-way valves be formed - or also be realized by means of a single 4/3-way valve, and it is also understood that, depending on the type of their insertion into a hydraulic system, these valves either as pressure-controlled or as electrically controllable solenoid valves or also can be designed as combined controllable valves.
  • the prestressing of the reset valve spring of the pressure-controlled valve can be adjusted.
  • the control functions explained can be achieved both when the pressure-controlled valve is switched as a pressure control valve, by means of which the variable pump can be regulated to — essentially — constant output pressure, and when the pressure-controlled valve is switched as a volume flow control valve by means of which the variable pump can be regulated to - essentially - a constant value of its output volume flow.
  • FIG. 1 shows a hydraulic diagram of a pressure supply unit with a high-pressure pump designed as a variable displacement pump and a pressure control device according to the invention for damping pressure surges at the outlet of the variable displacement pump,
  • FIG. 2a is a semi-schematic longitudinal sectional view of a pressure control valve that can be used in the context of the control device according to FIG. 1 for the drive control of an actuating cylinder provided for adjusting the delivery volume of the variable displacement pump,
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the function of the control device according to FIG. 1,
  • Fig. 4 is a hydraulic circuit diagram of another
  • Pressure supply unit with a load-dependent outlet pressure control for the main pump of the pressure supply unit and function control valves for temporarily switching off the pressure control and limiting the pump outlet pressure with the help of the pressure control device,
  • FIG 5 shows a further exemplary embodiment of a control device according to the invention, in which a volume flow control valve is used as the pressure-controlled valve, by means of which the variable displacement pump can be regulated to — essentially — constant amount of its output volume flow, in a FIG 1 and 4 corresponding representation.
  • the pressure supply unit shown in FIG. 1, denoted overall by 10, is for an application fertilized for hydraulic consumers, in which, for example, hydraulic motors designed as linear cylinders perform back-and-forth movements which are to take place at a constant stroke speed, wherein when starting up such drive cylinders and / or reversing the direction of movement as fast Pressure increases occurring in the pressure of their pistons - if necessary - should be able to be damped in order to reduce wear and / or noise.
  • These requirements are typical for thick matter pumps in general, in particular concrete pumps, the drive cylinders of which are operated at high pressures of up to 400 bar.
  • the central functional element of the pressure supply unit 10 is a variable displacement pump 11 which can be regulated to a constant outlet pressure or also to the constancy of the pressure medium output volume flow, which for the purpose of the explanation is a prerequisite as a rotatably drivable swash plate axial piston pump, the operation of which is limited to one revolution ⁇ rotation of their - not shown - cylinder block-related delivery volume by changing the setting angle of their swivel disk represented by arrow 12 in FIG.
  • a linear differential cylinder is provided for adjusting the swivel plate 12 as the actuator 13, with the piston 14 of which the swivel plate 12 is coupled in motion via the piston rod 16 emerging from the housing of the differential cylinder on one side.
  • this actuator 13 is such that the position of its swivel plate 12 corresponding to the maximum delivery volume of the pump 11 is linked to the position of its piston 14 near the bottom, and that the position of its piston rod 16 which projects the most from the housing of the differential cylinder 13, the swivel plate position assigned to the delivery volume zero of the pump corresponds.
  • a helical spring 17 of the differential cylinder 13 coaxially surrounding the piston rod, its piston is pushed into its end position near the ground, so that the pump 11 is initially set to the maximum delivery rate when it starts up.
  • the restoring forces deployed by the helical spring 17 in the various possible positions of the piston 14 will act on the piston 14 compared to the pressure that can be generated by pressurizing the bottom-side drive chambers 18 and / or pressurizing the rod-side drive chamber 19 of the differential cylinder 13 Forces viewed as negligible.
  • a device for regulating the outlet pressure of the variable displacement pump 11 a device is designed, for example, as a proportional valve Pressure control valve 21 is provided, for which details of its constructive design are shown in FIG. 2a, to which reference should also be made.
  • This pressure control valve 21 is designed as a pressure-controlled slide valve, which according to its function is a 3/2-way valve, with a spring-centered basic position 0, in which the bottom-side drive chamber 18 of the actuator cylinder 13 with the pressure-less, i.e. Atmospheric pressure reservoir 23 is connected and blocked against the high pressure outlet 24 of the variable displacement pump 11, and with a function position I alternative to the basic position 0, in which the bottom-side drive chamber 18 of the differential cylinder 13 is blocked against the reservoir 23 of the pressure supply unit 10 and for this
  • a flow path 26 of the pressure control valve 21 is connected to the high pressure outlet 24 of the variable pump 11, to which the rod-side drive chamber 19 of the differential cylinder 13 provided as an actuator is permanently connected.
  • the pressure control valve 21 has a first control chamber 27 which is also permanently connected to the high pressure outlet 24 of the variable displacement pump 11.
  • a control force K j the amount of which is essentially exerted, is exerted on the valve piston 28 represented by the 3/2-way switching symbol in FIG. 1 is given by the product PA.
  • ⁇ ) " f , P A (t) denoting the instantaneous value of the outlet pressure of the variable displacement pump 11 and f the cross-sectional area of the piston forming the one-sided axially movable limitation of the first control chamber 27. End flange 29 of the valve piston 28 is designated.
  • the pressure regulating valve 21 also has a second control chamber 31, by the pressurization of which a restoring force K 0 permanently exerted by the valve spring 32 of the pressure regulating valve 21 and which can be exerted on the valve piston 28 in addition to this additional restoring force K 0 , through which this is pushed towards its end position corresponding to the functional position 0 of the pressure control valve 21.
  • the amount of this force K 0 is given by the product P a (t) • f, with P a ("t) the instantaneous value of the pressure coupled into the second control chamber 31 and with f in turn the cross-sectional area of the one-sided axially movable limitation of the Control piston element 33 forming the second control chamber 31, whose effective cross-sectional area f is assumed to be equal to that of the piston end flange 29, which forms the axially movable limitation of the first control chamber 27.
  • a pressure accumulator 34 is also provided, which can be Pump 11 can be charged to a pressure via a volume flow adjusting element, for example an adjusting throttle 36, its maximum value Pamax by a pressure reducer or limiter 37 connected between the adjusting throttle 36 and the high-pressure outlet 24 of the adjusting pump 11 in the special embodiment shown is adjustable.
  • a volume flow adjusting element for example an adjusting throttle 36, its maximum value Pamax by a pressure reducer or limiter 37 connected between the adjusting throttle 36 and the high-pressure outlet 24 of the adjusting pump 11 in the special embodiment shown is adjustable.
  • the pressure P a (t) present at a center tap 38 between the setting throttle 36 and the pressure accumulator 34 is coupled via a control line 39 into the second control chamber 31 of the pressure control valve 21.
  • a cyclically controllable delay control valve 41 designed as a 3/2 way valve, is connected, which has a spring-centered basic position 0, in which the pressure accumulator 34 has an open position 0 in this basic position
  • Flow path 42 is connected to the center tap 38 and thus via the setting throttle 36 and the pressure reducer 37 to the high-pressure outlet 24 of the variable pump 11, as well as an alternative functional position I in which the pressure accumulator 34 blocks off the center tap 38, but is connected to the unpressurized reservoir 23 of the pressure supply unit 10 via a flow path 43 which is open in the functional position I.
  • “Cyclically controllable” here means that the deceleration control valve 41 is in one with the various Operating phases of the consumer connected to the pressure supply unit 10 are switched in a suitable, synchronized sequence between its two functional positions 0 and I, in order thereby to be able to set low or high pressure rise rates at the pressure outlet 24 of the variable pump 11, which are suitable for the operation of the consumer are cheap.
  • the delay control valve 41 is designed as a pressure-controlled valve which is switched into its functional position I connecting the accumulator 34 to the reservoir 23 for the duration of a pressure pulse coupled into its control chamber 44.
  • this pressure pulse being generated and used by a hydraulic end position transmitter 46 designed as a one-way or non-return valve when the drive piston 47 of a hydraulic drive cylinder 48 of the consumer, for example a two-cylinder thick matter pump not shown in the rest with changeover of the pipe switch, comes in the immediate vicinity of its end position shown, in which the delivery stroke of the delivery cylinder of the thick matter pump driven by this drive cylinder 48 is closed, and drops again when, after a changeover of the pressurization of the drive cylinder 48 from the bottom on rod side Ge pressurization, ie switchover of the feed cylinder driven by this drive cylinder 48 to loading operation, the drive piston 47 is pushed back out of its end position shown and thereby the control input 49 and the reference input 51 of the hydraulic end position transmitter 46 again reach the same pressure level that is
  • the pressure supply unit 10 explained in terms of its structure operates in typical operating situations of a consumer represented in FIG. 1 by a flow resistance 54 connected between the high pressure outlet 24 of the variable pump 11 and the reservoir 23 of the pressure supply unit 10, e.g. as follows:
  • the pressure reducer 37 is set to a defined upper pressure limit value P rt ⁇ ax of, for example, 200 bar, which
  • the pressure accumulator 34 is at a minimum pressure, for example completely discharged, and the setting throttle 36 is set to a flow resistance which, in combination with the design of the pressure accumulator 34 provided for it, results in a desired delay time with which that on the center tap 38 between the setting throttle 36 and the Pressure accumulator 34 resulting pressure P a (t), which is coupled via the control line 39 into the second control chamber 31 of the pressure control valve 21, which lags behind the output pressure P A.
  • the pressure control valve 21 is - in the case of pressure-relieved control chambers 27 and 31 - due to the pretensioning of the valve spring 32 - in its basic position 0, this valve spring 32 being designed or its pretensioning being set such that it is equivalent to a control pressure of, for example, 20 bar is, ie a small fraction of corresponds to about 1/20 to 1/10 of the maximum outlet pressure P A of the variable displacement pump 11.
  • variable displacement pump 11 is switched on in this initial situation, for example time t 0 , this results in that since the pump 11 works with maximum volume flow, the initial pressure is initially not sufficient to start the pump drive cylinders 48 very rapid pressure increase, which is represented in the diagram in FIG. 3 by the first, steeply rising branch 57 of the P A (t) curve, designated overall by 58, which qualitatively shows the time profile of the pressure Pp_ ⁇ t) at the high-pressure outlet 24 represents the variable displacement pump 11.
  • This pressure increase is accompanied by a "slower" pressure increase of the pressure P a (t) which can be tapped at the center tap 38 of the time delay element formed by the setting throttle 36 and the pressure accumulator 34, the time course of which, in the diagram of FIG. 3, qualitatively by the P a (t) curve 59 is reproduced.
  • the temporal increasing rate .DELTA.P A (t) / At that is, the supply of Stei ⁇ P A (t) -Verlaufskurve 58 for the on the time period following the time tL is reduced to a value which corresponds at most to the rate of increase ⁇ P a (t) / ⁇ t of the P a (t) curve 59 in its initial region 61 between the times t 0 and t ⁇ and thus clearly is lower than the pressure increase rate of the outlet pressure P A (t) of the variable displacement pump 11 immediately after it starts, ie in the area represented by the first rising branch 57 of the P A (t) curve between the Points in time t 0 and tL, the output pressure P A (t) of the variable displacement pump 11 always being around the pressure difference of, for example, 20 corresponding to the preload of the valve spring 32 of the pressure regulating valve 21 bar
  • the output pressure corresponds to the variable displacement pump 11, a sudden increase in load, for example by blocking the thick matter pump or one of its drive cylinders, this also leads to a pressure increase at the high pressure outlet 24 of the variable displacement pump 11 than at the center tap 38 of the time delay element 36, 34 Response of the pressure control valve 21 " and a reduction in the delivery volume of the variable displacement pump 11, the output pressure of which increases” slowly “in a controlled manner analogous to the starting situation, until the upper limit value thereof is reached, which is the pressure difference equivalent to the preload of the valve spring 32 is higher than the limit value P ama ⁇ / to which the D jerk reducer 37 is set.
  • FIGS. 1 and 4 To the extent that components and functional elements of the pressure supply units 10 and 10 'shown in FIGS. 1 and 4 are given the same reference numerals, this is intended to indicate the identical or analogous construction and function of these elements and with respect to that shown in FIG. 4 Embodiment contain the reference to the description given with reference to FIG. 1 of elements designated in this way.
  • a volume flow control valve 61 is additionally provided in the context of the pressure control device 20', by means of which the output volume flow of the variable pump 11 is based on the essentially constant ones necessary for the operation of the consumer 54 -
  • the amount that can be predetermined by setting a setpoint setting element 62 can be regulated.
  • the setpoint adjustment element 62 is designed as an adjustment throttle, which is connected between the high-pressure outlet 24 of the variable pump 11 and the consumer 54 connected to the pressure supply unit 10 '.
  • the pressure difference occurring during operation of the consumer 54 between its operating pressure supply connection 63 and the high pressure outlet 24 of the variable pump 11 is then an exact measure of the volume flow forced through the adjusting throttle 62, which is obtained by detecting this pressure difference is sensed.
  • the volume flow control valve 61 is constructed in a structural analogy to the pressure control valve 21 as a pressure-controlled 3/2-way proportional valve, which has a first control chamber 64 and a second control chamber 66 through their pressurization opposing control and Restoring forces can be exerted on the valve pistons represented by the 3/2-way valve symbol 67, these control chambers 64 and 66 in turn being designed in such a way that when the two control chambers are subjected to the same pressures, the resulting pressure on the valve piston 67 Forces would be balanced.
  • the first control chamber 64 of the volume flow control valve 61 is connected via a control line 68 to the high-pressure outlet 24 of the variable pump 11.
  • the second control chamber 66 of the volume flow control valve 61 is connected to the supply connection 63 of the consumer 54 via a further control line 69.
  • a valve spring 71 the pretension of which can be adjusted, and the pressurization of the second control chamber 66 of the volume flow control valve 61 push it into its basic position 0, while that of pressurization of the first control chamber 64 with the high outlet pressure P A (t) Adjusting pump 11 resulting actuating force urges the valve piston 67 of the volume flow control valve 61 in its functional position I.
  • the volume flow control valve 61 has a flow path 72 which is open in its basic position 0 and via which, when the pressure control valve 21 is at the same time in its basic position 0, the bottom-side drive chamber 18 of the actuator cylinder 13 with the pressureless reservoir 23 of the pressure supply unit, and a flow path 73, which is released in its functional position I, via which, even when the pressure control valve 21 is in its basic position 0, the output pressure of the same, which is emitted at the high-pressure outlet 24 of the variable pump 11, into the ground-side drive chamber 18 of the actuating cylinder 13 can be coupled in, by means of which it is driven in the sense of a reduction in the delivery volume of the variable displacement pump 11.
  • a function control valve 74 is provided which is connected between the pressure reducer 37 and the time delay element 36, 34 in the exemplary embodiment according to FIG. 4.
  • This function control valve 74 is designed as a 3/2-way valve, which has a spring-centered basic position 0, in which the pressure outlet 76 of the pressure reducer 37 is connected to the setting throttle 36 of the time delay element 36, 34 via a flow path 77 of the function control valve 74 is, however, shut off against a second output connection 78 of the function control valve 74, which is connected via a bypass line 79 to the control line 39, via which the pressure is coupled into the second control chamber 31 of the pressure control valve 21.
  • This function control valve 74 can be switched hydraulically and / or electrically into a functional position I, in which the pressure outlet 76 of the pressure reducer 37 is shut off against the setting throttle 36 of the time delay element 36, 34, but is instead connected to the bypass line 79.
  • a check valve 81 is connected between the center tap 38 of the time delay element 36, 34 and the bypass line 79 or the control line 39 leading to the second control chamber 31 of the pressure regulating valve 21, which is caused by relatively higher pressure in the bypass line 79 and the control line 39 than held at the center tap 38 of the time delay element 36, 34 in its blocking position and by relatively higher Pressure at the center tap 38 as applied in the control line 39 in the opening direction.
  • This check valve 81 prevents pressure medium from being able to be taken up by the accumulator 34 in the functional position I of the function control valve 74, and causes the pressure medium to be conducted "directly" to the second control chamber 31 of the pressure regulating valve 21 in order to ensure that this to hold in its basic position 0, in which the bottom-side drive chamber 18 of the actuating cylinder 13 is relieved of pressure and the variable displacement pump 11 is thereby set to the maximum delivery volume.
  • a relief valve 82 shown as a 3/2-way solenoid valve, is provided in the context of the pressure control device 20 ′ according to FIG. 4, which has a spring-centered basic position 0, in which the second control chamber 31 of the pressure control valve 21, either can be coupled in via the check valve 81 or directly control pressure and, as an alternative to this, when the control magnet 83 is actuated with a control signal, functional position I has a flow position in which the control chamber 31 of the pressure control valve 21 communicates with the - Unpressurized - reservoir 23 of the pressure supply unit 10 'connected, against which the control line 39 connected to the check valve 81 or directly to the center tap 38 of the time delay element 36, 34 is blocked.
  • the relief valve 82 is particularly suitable for protecting the pressure supply unit 10 'against overloading when the consumer is blocked.
  • a single 4/3 can, as shown in the circuit variants according to FIGS. 4a and 4b -Way valve 84 (FIG. 4a) or 84 '(FIG. 4b) can be used within the scope of the control device 20' as otherwise shown in FIG. 4.
  • the 4/3-way valve 84 according to Fig. 4a is used as starting eventually electrically controlled solenoid valve aus ⁇ formed which different by control signals control currents I j _ of example 3A and I 2 of example 6A from its spring-centered basic position 0, in which is effective in increasing the deceleration of the outlet pressure of the variable displacement pump 11, can be switched to a functional position I in which this control is switched off, as well as in a functional position II in which the control chamber 31 of the pressure control valve 21 leads Control line 39 connected to the reservoir 23 and as a result, a limitation of the outlet pressure of the supply Adjusting pump 11 is carried out at a low level of, for example, 20 bar, the preload of the valve spring 32 of the pressure control valve 21.
  • valve spring 86 While only one valve spring 86 is provided in the 4/3-way valve 84 according to FIG. 4a, against whose increasing restoring force the valve 84 must be controlled into its functional positions I and II, the basic position 0 of this 4b, two oppositely acting valve springs 86 'and 86''are provided in the 4/3-way valve 84' according to FIG. 4b, which hold the valve piston of this 4/3-way valve 84 'in Center a middle position, which is provided here as basic position 0.
  • two control magnets 87 and 88 are also provided, by means of whose alternative control the 4/3-way solenoid valve 84 'can be controlled into its functional position I or II, which functionally corresponds to the correspondingly designated functional positions I and II of the solenoid valve 84 correspond to FIG. 4a.
  • the 4/3-way valve 84 'according to FIG. 4b can be switched "directly" from its basic position 0 to the function position II without the function position I having to be "overrun".
  • the control magnet 87 by energizing the 4/3-way valve 84 'according to FIG.
  • hydraulic control can also be provided for this purpose, as illustrated by a control chamber 89, by their, for example, taking place simultaneously with the hydraulic control of the deceleration control valve 41 Pressurization of the 4/3-way valve 84 'can be switched into its functional position I.
  • FIGS. 4a and 4b are given the same reference numerals as elements of this figure explained with reference to FIGS. 1 and 4, this is intended to refer to the construction with reference to FIGS. 4a and 4b - and functional equality or analogy of the identically labeled elements and also the reference to the explanation given with reference to FIGS. 1 and 4.
  • a special design of a pressure control valve 21 which can be used in the context of the pressure control devices 20 or 20 ', in which the pretensioning of the valve spring 32, the pretensioning of which is the minimum value of the output pressure of the Variable pump 11 is determined, is adjustable.
  • the valve spring 32 which urges the valve piston 28, which is only indicated schematically by the 3/2-way valve symbol, into the basic position 0 of the pressure control valve 21, is, seen along the central longitudinal axis 91 of the pressure control valve 21, between a first support telephone 21 ler 92, which engages axially on a ram-shaped extension 93 of the valve piston 28 and axially clamped in on a second support plate 94, which has a control piston extension 96 on its side facing away from the valve spring 32, with which it engages in an axial bore 97 of a in the valve housing 98 screwable control housing part 99 is guided so that it can be moved in a pressure-tight manner.
  • a Steuerkol ⁇ is benelement 101 durckdicht displaceably guided, the fort ⁇ atz with a slim, st Congresseiförmigen extension 102, the diameter of which is smaller than the diameter of the axial control housing bore 97 in which Steuerkolben- 96 of the second spring-Stweilteller ⁇ 94 axially supported.
  • the second control chamber 31 is formed axially by the space 104 extending in the axial direction between the control piston extension 96 of the second support plate 94 and the sealing flange 103 of the control piston element 101.
  • the preload of the valve spring 32 can be adjusted by means of an adjusting screw 106 which is screwably guided in a threaded section 107 of the control housing part 99 and in turn is supported on the control piston element 101 via an axial, push-shaped extension 108.
  • the axial guide lengths of the control piston extension 96, the control piston element 101 and of the threaded section 107 and the arrangement of the control chamber connection channel 109 to which the control line 39 is connected are matched to one another in such a way that within the possible strokes the displaceable elements of the control chamber connection channel always opens into the control chamber 31 and the greatest possible variation of the spring tension can be used.
  • FIG. 5 To explain another exemplary embodiment, that corresponds structurally and functionally to the exemplary embodiment according to FIG. 4, reference is now made to FIG. 5.
  • the pressure which is coupled into the time delay element formed by the setting throttle 36 and the pressure accumulator 34 in combination with the time delay control valve 44 is at the operating pressure supply connection 63, which connects the center tap between the consumer 54 and the one between them and tapped the high pressure output 24 of the variable displacement pump 11 as a setpoint adjusting element 62, which is provided as a volume flow sensor for the flow control by means of the volume flow control valve 61, which in the exemplary embodiment according to FIG. 5 for pressure control , for example in the start-up mode of the variable displacement pump 11.
  • valve spring 32 In the case of the pressure regulating valve 21, only the valve spring 32, the prestress of which is adjustable, is provided as the restoring element which pushes it into its basic position 0.
  • the pretension of its valve spring 32 can be set to values which are equivalent to pressures between 50 bar and 400 bar, while in a typical design of the volume flow control valve 61 the pretension of its valve spring 71 can be set to values is, the pressures between 10 bar and 30 bar are equivalent.
  • the function of the pressure supply unit 10 ′′ according to FIG. 5 is that of the pressure supply unit 10 ′′ and 10 ′ according to FIGS. 1 and 4 with regard to the starting operation, the periodic operation of the supply user as well as the behavior when the load is blocked.

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Description

Einrichtung zur Regelung des Ausgangsdruckes einer Verstellpumpe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Ausgangsdruckes einer Verstellpumpe, insbesondere einer auf hohem Ausgangsdruckniveau arbeitenden Haupt¬ pumpe eines Druckversorgungsaggregats für eine hydrau¬ lische Antriebsvorrichtung, z.B. den/die Antriebszylin¬ der einer Dickstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des Pa¬ tentanspruchs 1. Bei einer derartigen Regelungseinrich¬ tung ist ein Fördermengenstellorgan vorgesehen, das mittels eines hydraulischen Stellmotors betätigbar ist, der durch alternative Druckbeaufschlagung und -entla- stung eines Antriebsdruckraumes zur Ausführung der Stellbewegungen für die gegensinnigen Änderungen des Fördervolumens der Verstellpumpe antreibbar ist, wobei zur Steuerung der diesbezüglichen Druckbeaufschlagung und -entlastung dieses Antriebsdruckraumes ein druckge¬ steuertes Ventil vorgesehen ist, das, angesteuert mit dem Ausgangsdruck der Pumpe oder einem zu diesem pro¬ portionalen Druck, ab einem durch eine Mindestrückstell- kraft eines Rückstellelements, z.B einer Feder, bestimm¬ ten Mindestdruck einen mit dem in seine Steuerkammer eingekoppelten Steuerdruck zunehmenden Ausgangsdruck abgibt, mit dem der Antriebsdruckraum des Stellmotors beaufschlagt ist.
Derartige Regelungseinrichtungen sind bekannt und um¬ fassen ein mit dem Ausgangsdruck der Verstellpumpe an¬ steuerbares, z.B. als Proportionalventil ausgebildetes Ventil, das mit zunehmendem Ausgangsdruck der Verstell- pumpe gegen die Rückstellkraft einer Ventilfeder zuneh¬ mend in die die Aktivierung des Stellantriebes vermit¬ telnde Funktionsstellung gedrängt wird, wobei im sta¬ tionären Zustand der Druckregelung der Ausgangsdruck der Verstellpumpe durch die voreingestellte Vorspannung der Ventilfeder bestimmt ist. Diese Art der Regelung, der eine Volumenstromregelung überlagert sein kann, die - auf niedrigerem Druckniveau als dem durch das Druck¬ regelventil bestimmten maximalen Niveau - eine Kon- stant-Regelung des Volumenstromes der Hochdruckpumpe vermittelt, hat jedoch den Nachteil, daß in Anfahr-Si- tuationen eines Verbrauchers, der im stationären Zu¬ stand seiner Bewegungsabläufe ein relativ hohes Be¬ triebsdruck-Niveau benötigt, kräftige Druckstöße auf¬ treten können, die sowohl verschleißfördernd sind als auch mit erheblichen Geräuschen verknüpft sind, da in der Anfahrsituation die Regeleinrichtung auf ein größt¬ mögliches Fördervolumen der Verstellpumpe eingestellt ist und dieses erst reduziert wird, wenn der Verbrau¬ cher angelaufen ist. Hiermit vergleichbar ist auch die Situation, daß der Verbraucher oder ein Antriebszylin¬ der desselben blockiert, da auch dann der Ausgangsdruck der Verstellpumpe sehr schnell - stoßartig - auf den durch die Druckbegrenzung gegebenen Wert ansteigt. Die¬ se Probleme sind insbesondere bei Verbrauchern gravie¬ rend, die mit periodische Hin- und Her-Bewegungen aus¬ führenden Linearzylindern oder hydraulischen Schwenkmo¬ toren angetrieben sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Regeleinrich- tung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbes¬ sern, daß insbesondere in Anfahrsituationen eines hy¬ draulischen Verbrauchers ein sanftes Ansteigen des Be¬ triebsdruckes erzielbar ist und/oder bei Lastwechseln im Sinne einer plötzlichen Erhöhung der Last ein ent¬ sprechend sanftes Ansteigen des Betriebsdruckes bis auf einen vorgegebenen Maximalwert erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rückstellelement auf eine Rückstellkraft ausgelegt ist, die nur einem kleinen Bruchteil von z.B. 1/50 bis 1/10 der durch den Steuerdruck maximal erzeugbaren, auf den Ventilkolben des Proportionalventilε wirkenden Steu¬ erkraft entspricht, daß das druckgesteuerte Ventil mit einer Rückstellkammer als zweiter Steuerkammer versehen ist, durch deren Druckbeaufschlagung eine der Steuer¬ kraft entgegengesetzte Zusatz-Rückstellkraft erzeugbar' ist, deren Maximalbetrag demjenigen der Steuerkraft mindestens annähernd entspricht, und daß der in die Rückstellkammer eingekoppelte Druck mittels eines hy¬ draulischen Zeitverzögerungsgliedes von dem in die Steuerkammer des druckgesteuerten Ventils eingekoppel¬ ten Druck abgeleitet ist.
Hiernach ergibt sich bei einer Inbetriebnahme des Ver¬ brauchers durch Einschalten des Druckversorgungsaggre- gats zunächst ein Druckanstieg mit hoher zeitlicher An- stiegsrate des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe bis dieser nach einer für das hydraulische Zeitverzöge- rungsglied charakteristischen, durch dessen Auslegung bestimmten Zeitspanne einen Wert erreicht, der um den der Rückstellkraft des Rückstellelements, in prakti¬ schen Fällen der Vorspannung einer Ventilfeder, äquiva¬ lenten Druck höher ist als derjenige Druck, der über das Zeitverzögerungsglied in die zusätzliche Rückstell¬ kammer des druckgesteuerten Ventils eingekoppelt wird. Sobald dies der Fall ist und die aus der Einkopplung des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe in die S euerkam- er des druckgesteuerten Ventils resultierende Steuer¬ kraft größer ist als die Summe der aus der Federvor¬ spannung und der Einkopplung des Ausgangsdruckes des Zeitverzögerungsgliedes in die Rückstellkammer resul¬ tierenden Kräfte, wird das druckgesteuerte Ventil in diejenige Funktionsstellung gesteuert, in welcher der Stellantrieb im Sinne einer Verminderung der Förderlei¬ stung der Verstellpumpe beaufschlagt und dadurch im Ergebnis die Anstiegsrate des Ausgangsdruckes der Ver¬ stellpumpe vermindert wird. Im "eingeschwungenen" Zu¬ stand dieser Druckanstiegs-Regelung ergibt sich eine gegenüber dem nicht geregelten Zustand reduzierte An¬ stiegsrate des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe, der¬ art, daß dieser mit einer durch die Auslegung des Zeit¬ verzögerungsgliedes bestimmten Zeitkonstanten - in gu¬ ter Näherung linear - ansteigt, wobei ab dem Einsetzen dieser Regelung der Ausgangsdruck der Verstellpumpe stets um den durch die vorgegebene Rückstellkraft des Rückstellelements bedingten Differenzbetrag größer ist als der in die Rückstellkam er des druckgesteuerten Ventils über das Zeitverzögerungsglied eingekoppelte Druck. Dies gilt sinngemäß auch für den Fall, daß wäh- rend des Betriebs des Verbrauchers plötzlich ein Blockie¬ ren desselben und damit ein Anstieg des Ausgangsdruckeε der Verstellpumpe auftritt, wobei in diesem Falle die Regelung von einem entsprechend erhöhten Ausgangsdruck¬ niveau ausgeht.
Wenn, wie in bevorzugter Gestaltung der Regeleinrich¬ tung vorgesehen, das Zeitverzögerungsglied eine Drossel und einen über diese aufladbarer Druckspeicher umfaßt, wobei der im Betrieb des Verbrauchers an der Mittelan¬ zapfung zwischen der Drossel und dem Druckspeicher sich entwickelnde Druck in die Rückstellkammer des druckge¬ steuerten Ventils eingekoppelt ist, so ist das Produkt aus Strömungswiderstand der Drossel und Speicherkapazi¬ tät des Druckspeichers ein Maß für die Verzögerungszeit- konstante des Zeitverzögerungsgliedes, die damit durch Vorgabe dieser Größen ebenfalls vorgebbar ist, wobei es für eine gezielte Variation der Verzögerungszeitkon¬ stanten des Zeitverzögerungsgliedes, eine hinreichende Kapazität seines Druckspeichers vorausgesetzt, beson¬ ders vorteilhaft ist, wenn die Drossel des Zeitverzöge- rungsgliedes als Einstelldrossel ausgebildet ist.
Um eine in jedem Fall zweckmäßige Begrenzung des Aus- gangsdruckes der Verstellpumpe auf einen Maximalwert von z.B. 400 bar zu erzielen, was mit Hilfe des druck¬ gesteuerten Ventils in dessen für die erfindungsgemäße Regeleinrichtung vorgesehener Gestaltung und Funktion allein noch nicht möglich ist, ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Hochdruckausgang der Verstellpumpe und das Zeitverzögerungsglied ein Druckminderer geschaltet ist, der ab Erreichen eines Schwellenwertes des Ausgangs- druckes der Verstellpumpe die Einkopplung eines höheren Druckes in das Zeitverzögerungsglied bzw. die Rückstell- kammer des druckgesteuerten Ventils verhindert, mit der Folge, daß unter Mitwirkung der Regeleinrichtung der maximale Ausgangsdruck der Verstellpumpe auf einen Wert begrenzt wird, der der Summe des Schwellenwert-Druckes und des der Vorspannung des Rückstellelements äquiva¬ lenten Druckes entspricht.
Wenn im Rahmen einer komplexen hydraulischen Anlage, mehrere, mittels der Verstellpumpe mit Druckmittel ver¬ sorgte Verbraucher vorgesehen sind, die z.B. im Verlauf periodisch wiederholter Betriebszyklen der Anlage zu verschiedenen Zeitpunkten "eingeschaltet" werden und für die Aktivierung einzelner Verbraucher nur kurze Zeitspannen zur Verfügung stehen, so ist es vorteil¬ haft, wenn das Zeitverzögerungsglied für die Dauer sol¬ cher Aktivierungs-Zeitspannen abschaltbar ist, was im einfachsten Fall durch Absperrung des Druckspeichers des Zeitverzögerungsgliedes erreichbar ist.
Ein zu diesem Zweck geeignetes Ventil ist in bevorzug¬ ter Gestaltung der Regeleinrichtung als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, in dessen Grundstellung der Speicher mit der Drossel verbunden ist und in dessen Schaltstellung der Speicher gegen die Drossel abgesperrt, dafür jedoch an den drucklosen Vorratsbehälter des Druckversorgungs- aggregatε angeschlossen ist. Der Speicher kann dadurch in der Schaltstellung entladen werden, um in einem nächsten Anlaufzyklus wieder aufladbar zu sein und sei¬ ne Verzögerungsfunktion erfüllen zu können.
Zum Zweck einer "ungedämpften" Ansteuerung eines Ver¬ brauchers kann auch ein zwischen den Pumpenausgang und das Zeitverzögerungsglied geschaltetes Ventil geeignet sein, das eine Grundstellung 0 hat, in welcher der Pum¬ penausgang an das Zeitverzögerungsglied angeschlossen ist und eine Schaltstellung, in welcher der Pumpenaus¬ gang gegen das Zeitverzögerungsglied abgesperrt, dafür jedoch direkt mit der zweiten Steuerkammer des druckge- steuerten Ventils verbunden ist.
In Kombination hiermit ist es günstig, wenn zwischen die Steuerleitung, an die in der Schaltstellung des Ventils der Druckausgang der Verstellpumpe angeschlos¬ sen ist, und den Druckspeicher des Zeitverzögerungs¬ gliedes ein Rückschlagventil geschaltet ist, das durch relativ höheren Druck in der Steuerleitung als im Druckspeicher in Sperrichtung beaufschlagt ist, um in der Schaltstellung des Ventils eine Aufladung des Druckspeichers zu vermeiden.
Mittels eines Ventils, das zwischen die zweite Steuer¬ kammer des druckgesteuerten Ventils und die Abgriff¬ stelle des Zeitverzögerungsgliedes, an welcher der in diese Steuerkammer einkoppelbare Druck abgreifbar ist, geschaltet ist und aus einer Grundstellung 0, in wel¬ cher die Abgriffstelle mit der Steuerkammer verbunden ist, in eine Funktionsstellung I u schaltbar ist, in welcher die zweite Steuerkammer des Druckregelventils gegen die Abgriffstelle abgesperrt, dafür jedoch mit dem drucklosen Vorratsbehälter des Druckversorgungs¬ aggregats verbunden ist, kann die Druckregeleinrichtung dazu benutzt werden, den Ausgangsdruck der Verstellpum¬ pe auf denjenigen Wert zu begrenzen, der der Vorspan¬ nung der Rückstellfeder des druckgesteuerten Ventils äquivalent ist.
Sowohl das zur Absperrung des Hochdruckausganges der Verstellpumpe gegen das Zeitverzögerungsglied und gleichzeitigen Direktverbindung des Pumpenausganges mit der zweiten Steuerkammer des druckgesteuerten Ventils vorgesehene Ventil, als auch das zur Druckentlastung der Steuerkammer ausgenutzte Ventil können, je für sich gesehen, als 3/2-Wege-Ventile ausgebildet sein -oder auch mittels eines einzigen 4/3-Wege-Ventils realisiert sein, und es versteht sich auch, daß diese Ventile, je nach der Art ihrer Einfügungsmöglichkeit in ein hydrau¬ lisches System entweder als druckgesteuerte oder als elektrisch ansteuerbare Magnetventile oder auch als kombiniert ansteuerbare Ventile ausgebildet sein kön¬ nen.
Um die Druckregeleinrichtung auf einfache Weise an ver¬ schiedene Betriebsbedingungen möglicher Verbraucher an¬ passen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Vorspan¬ nung der Rückstell-Ventilfeder des druckgesteuerten Ventils einstellbar ist. Die erläuterten Regelungsfunktionen lassen sich sowohl dann erzielen, wenn das druckgesteuerte Ventil als Druckregelventil geschaltet ist, mittels dessen die Verstellpumpe auf - im wesentlichen - konstanten Aus¬ gangsdruck regelbar ist, als auch dann, wenn das druck¬ gesteuerte Ventil als Volumenstrom-Regelventil geschal¬ tet ist, mittels dessen die Verstellpumpe auf - im we¬ sentlichen - konstanten Wert ihres Ausgangs-Volumenstro- mes regelbar ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Aus¬ führungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Hydraulikschema eines Druckversorgungs¬ aggregats mit einer als Verstellpumpe ausgebil¬ deten Hochdruckpumpe und einer erfindungsge¬ mäßen Druckregeleinrichtung zur Dämpfung von Druckstößen am Ausgang der Verstellpumpe,
Fig. 2a eine halbsche atische Längsschnitt-Darstellung eines im Rahmen der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1 einsetzbaren Druckregelventils für die An- triebssteuerung eines zur Verstellung des För¬ dervolumens der Verstellpumpe vorgesehenen StellZylinders,
Fig. 2b eine zur Gestaltung des Druckregelventils gemäß Fig. 2a alternative Gestaltung eines Druckre- gelventils mit einstellbarer Vorspannung der Rückstellfeder,
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 4 ein hydraulisches Schaltbild eines weiteren
Druckversorgungsaggregats mit einer erfindungs¬ gemäßen, lastabhängig arbeitenden Ausgangsdruck¬ regelung für die Hauptpumpe des Druckversor¬ gungsaggregats und Funktions-Steuerventilen zur zeitweisen Abschaltung der Druckregelung und Begrenzung des Pumpen-Ausgangsdruckes unter Mitwirkung der Druck-Regeleinrichtung,
Fig. 4a und b im Rahmen der Druckregeleinrichtung ein- setzbare Gestaltungs-Varianten von Funktions- steuerventilen und
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Regelungseinrichtung, bei dem als druckgesteuertes Ventil ein Volumenstrom-Regel¬ ventil ausgenutzt ist, mittels dessen die Ver¬ stellpumpe auf - im wesentlichen - konstanten Betrag ihres Ausgangs-Volumenstromes regelbar ist, in einer den Fig. 1 und 4 entsprechenden Darstellung.
Das in der Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 10 be¬ zeichnete Druckversorgungsaggregat ist für eine Anwen- düng bei hydraulischen Verbrauchern gedacht, bei denen z.B. als Linearzylinder ausgebildete Hydromotore Hin- und Her-Bewegungen ausführen, die mit möglichst kon¬ stanter Hub-Geschwindigkeit erfolgen sollen, wobei beim Anfahren solcher Antriebszylinder und/oder bei der Um¬ kehrung der Bewegungsrichtung als schnelle Druckanstie¬ ge auftretende Druckstöße ihrer Kolben - bei Bedarf - gedämpft werden können sollen, um Verschleiß und/oder Geräuschentwicklung zu reduzieren. Diese Anforderungen sind typisch für Dickstoffpumpen allgemein, insbesonde¬ re Betonpumpen, deren Antriebszylinder mit hohen Drücken von bis zu 400 bar betrieben werden.
Zentrales Funktionselement des Druckversorgungsaggre¬ gats 10 ist eine auf konstantem Ausgangsdruck, oder auch auf Konstanz des Druckmittel-Ausgangs-Volumenstro- mes regelbare Verstellpumpe 11, die zum Zweck der Er- • läuterung als rotatorisch antreibbare Schwenkscheiben- Axialkolbenpumpe vorausgesetzt ist, deren auf eine Um¬ drehung ihres - nicht dargestellten - Zylinderblocks bezogene Fördermenge durch Veränderung des Anstellwin¬ kels ihrer durch den Pfeil 12 der Fig. 1 repräsentier¬ ten Schwenkscheibe gegenüber der Richtung der zentralen Achsen der Axialkolbenpumpenelemente zwischen Null und einem Maximalwert Qmax stufenlos veränderbar ist, wobei die dem Fördervolumen Null entsprechende, gestrichelt eingezeichnete Position der Schwenkscheibe 12 diejenige ist, in der ihre Ebene rechtwinklig zu den zentralen Achsen der - nicht dargestellten - Axialkolbenpumpen¬ elemente der Pumpe 11 verläuft. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur diesbe¬ züglichen Verstellung der Schwenkscheibe 12 als Stell¬ antrieb 13 ein linearer Differentialzylinder vorgese¬ hen, mit dessen Kolben 14 die Schwenkscheibe 12 über die einseitig aus dem Gehäuse des Differentialzylinders austretende Kolbenstange 16 bewegungsgekoppelt ist. Die Anordnung dieses Stellantriebs 13 ist so getroffen, daß mit der bodennahen Position seines Kolbens 14 die maxi¬ malem Fördervolumen der Pumpe 11 entsprechende Stellung ihrer Schwenkscheibe 12 verknüpft ist, und daß der am weitesten aus dem Gehäuse des Differentialzylinders 13 herausragenden Stellung seiner Kolbenstange 16, die dem Fördervolumen Null der Pumpe zugeordnete Schwenkschei¬ ben-Postion entspricht. Durch eine die Kolbenstange ko¬ axial umgebende Wendelfeder 17 des Differentialzylin¬ ders 13 wird dessen Kolben in seine bodennahe Endstel¬ lung gedrängt, so daß die Pumpe 11 beim Anlaufen zu¬ nächst auf maximale Fördermenge eingestellt ist. Die von der Wendelfeder 17 in den verschiedenen möglichen Positionen des Kolbens 14 entfalteten Rückstellkräfte werden gegenüber den durch Druckbeaufschlagung der bo- denseitigen Antriebskämmer 18 und/oder Druckbeaufschla¬ gung der stangenseitigen Antriebskammer 19 des Diffe¬ rentialzylinders 13 erzeugbaren, auf den Kolben 14 wir¬ kenden Kräften als vernachlässigbar angesehen.
Im Rahmen einer insgesamt mit 20 bezeichneten Einrich¬ tung zur Regelung des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe 11 ist ein z.B. als Proportionalventil ausgebildetes Druck-Regelventil 21 vorgesehen, für das in der Fig. 2a, auf die ergänzend Bezug genommen sei, Einzelheiten seiner konstruktiven Gestaltung dargestellt sind.
Dieses Druck-Regelventil 21 ist als druckgesteuertes Schieberventil ausgebildet, das seiner Funktion nach ein 3/2-Wege-Ventil ist, mit einer federzentrierten Grundstellung 0, in welcher die bodenseitige Antriebs- kammer 18 des Stellantriebs-Zylinders 13 mit dem druck¬ losen d.h. auf Atmosphärendruck befindlichen Vorratsbe- hälter 23 verbunden und gegen den Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 abgesperrt ist, und mit einer zur Grundstellung 0 alternativen Funktionsstellung I, in welcher die bodenseitige Antriebskammer 18 des Diffe¬ rentialzylinders 13 gegen den Vorratsbehälter 23 des Druckversorgungsaggregats 10 abgesperrt und dafür über einen Durchflußpfad 26 des Druckregelventils 21 mit dem Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 verbunden ist, an den permanent auch die stangenseitige Antriebskammer 19 des als Stellantrieb vorgesehenen Differentialzylin¬ ders 13 angeschlossen ist.
Das Druckregelventil 21 hat eine erste Steuerkammer 27, die ebenfalls permanent mit dem Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 verbunden ist. Durch Druckbeaufschla¬ gung dieser Steuerkammer 27 mit dem Ausgangsdruck der Verstellpumpe 11 wird auf den in der Fig. 1 durch das 3/2-Wege-Schaltsymbol repräsentierten Ventilkolben 28 eine diesen in seine Funktionsstellung I drängende Steuerkraft Kj ausgeübt, deren Betrag im wesentlichen durch das Produkt PA.^) " f gegeben ist, wobei mit PA(t) der Momentanwert des Ausgangsdruckes der Verstell¬ pumpe 11 bezeichnet ist und mit f die Querschnittsflä- che des die einseitige axial bewegliche Begrenzung der ersten Steuerkammer 27 bildenden Kolben-Endflansches 29 des Ventilkolbens 28 bezeichnet ist.
Das Druckregelventil 21 hat weiter eine zweite Steuer¬ kammer 31, durch deren Druckbeaufschlagung eine mit der durch die Ventilfeder 32 des Druckregelventils 21 per¬ manent ausgeübten Rückstellkraft gleichsinnig gerichte¬ te und sich zu dieser addierende Zusatz-Rückstellkraft K0 auf den Ventilkolben 28 ausübbar ist, durch die die¬ ser zu seiner der Funktionsstellung 0 des Druckregel¬ ventils 21 entsprechenden Endstellung hin gedrängt wird.
Der Betrag dieser Kraft K0 ist durch das Produkt Pa(t) • f gegeben, wobei mit Pa("t) der Momentanwert des in die zweite Steuerkammer 31 eingekoppelten Druckes und mit f wiederum die Querschnittsflache eines die einseitige axial bewegliche Begrenzung der zweiten Steuerkammer 31 bildenden Steuerkolbenelements 33 bezeichnet ist, des¬ sen wirksame Querschnittsfläche f gleich derjenigen des Kolben-Endflansches 29 vorausgesetzt ist, der die axial bewegliche Begrenzung der ersten Steuerkammer 27 bil¬ det.
Im Rahmen der Druck-Regeleinrichtung 20 ist weiter ein Druckspeicher 34 vorgesehen, der mittels der Verstell- pumpe 11 über ein Volumenstromverstellorgan, z.B. eine Einstelldrossel 36 auf einen Druck aufladbar ist, des¬ sen Maximalwert Pamax durch einen beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel zwischen die Einstell¬ drossel 36 und den Hochdruckausgang 24 der Verstellpum¬ pe 11 geschalteten Druckminderer bzw. -Begrenzer 37 einstellbar vorgegeben ist.
Der an einer Mittelanzapfung 38 zwischen der Einstell- drossel 36 und dem Druckspeicher 34 anstehende Druck Pa(t) ist über eine Steuerleitung 39 in die zweite Steuerkammer 31 des Druckregelventils 21 angekoppelt.
Zwischen die Mittelanzapfung 38 und den Druckspeicher 34 ist ein zyklisch ansteuerbares, als 3/2 Wege-Ventil ausgebildetes Verzögerungs-Steuerventil 41 geschaltet, das eine federzentrierte Grundstellung 0 hat, in wel¬ cher der Druckspeicher 34 über einen in dieser Grund¬ stellung 0 offenen Durchflußpfad 42 mit der Mittelan¬ zapfung 38 und damit über die Einstelldrossel 36 und den Druckminderer 37 mit dem Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 verbunden ist, sowie eine dazu alter¬ native Funktionsstellung I, in welcher der Druckspei¬ cher 34 gegen die Mittelanzapfung 38 abgesperrt, dafür jedoch über einen in der Funktionsstellung I offenen Durchflußpfad 43 mit dem drucklosen Vorratsbehälter 23 des Druckversorgungsaggregats 10 verbunden ist.
"Zyklisch ansteuerbar" bedeutet hierbei, daß das Verzö¬ gerungs-Steuerventil 41 in einer mit den verschiedenen Betriebsphasen des an das Druckversorgungsaggregat 10 angeschlossenen Verbrauchers in geeigneter Weise syn¬ chronisierten Folge zwischen seinen beiden Funktions¬ stellungen 0 und I umgeschaltet wird, um dadurch er¬ wünscht niedrige oder hohe Druckanstiegsraten am Druck¬ ausgang 24 der Verstellpumpe 11 einstellen zu können, die für den Betrieb des Verbrauchers günstig sind.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verzögerungs-Steuerventil 41 als druckgesteuer¬ tes Ventil ausgebildet, das für die Dauer eines in sei¬ ne Steuerkammer 44 eingekoppelten Druckimpulses in seine den Speicher 34 mit dem Vorratsbehälter 23 verbindende Funktionsstellung I geschaltet wird, wobei dieser Druck¬ impuls von einem als Einweg- oder Rückschlagventil aus¬ gebildeten, hydraulischen End-Stellungsgeber 46 erzeugt wird und einsetzt, wenn der Antriebskolben 47 eines hy¬ draulischen Antriebszylinders 48 des Verbrauchers, z.B. einer im übrigen nicht dargestellten Zwei-Zylinder- Dickstoffpumpe mit Rohrweichen-Umschaltung, in unmittel¬ bare Nähe seiner dargestellten Endstellung gelangt, in welcher der Förderhub des mit diesem Antriebszylinder 48 angetriebenen Förderzylinders der Dickstoffpumpe ab¬ geschlossen ist, und wieder abfällt, wenn nach einer Umschaltung der Druckbeaufschlagung des Antriebszylin- ders 48 von bodenseitiger auf stangenseitige Druckbe¬ aufschlagung d.h. Umschaltung des von diesem Antriebs¬ zylinder 48 angetriebenen Förderzylinders auf Be¬ schickungsbetrieb, der Antriebskolben 47 aus seiner dargestellten Endstellung wieder zurückgeschoben wird und dadurch der Steuereingang 49 und der Referenzein¬ gang 51 des hydraulischen Endstellungsgebers 46 wieder auf gleiches Druckniveau gelangen, das im stangensei- tigen Antriebsdruckraum 52 des Antriebszylinders 48 vorliegt, dessen Kolben 47 sich bei druckentlastetem, bodenseitigem Antriebsdruckraum 53 in Richtung auf sei¬ ne bodenseitige Endstellung zubewegt, zu deren Erfas¬ sung ein weiterer Endstellungsgeber vorgesehen sein kann, der bei Erreichen dieser Endstellung ebenfalls ein Druck-Ausgangssignal erzeugt, mittels dessen das Verzögerungs-Steuerventil 41 auf analoge Weise ansteu¬ erbar ist.
Das insoweit seinem Aufbau nach erläuterte Druckversor¬ gungsaggregat 10 arbeitet in typischen Betriebssitua- tionen eines in der Fig. 1 durch einen zwischen den Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 und den Vor¬ ratsbehälter 23 des Druckversorgungsaggregats 10 ge¬ schalteten Strömungswiderstand 54 repräsentierten Ver¬ brauchers, z.B. wie folgt:
I. Anfahrbetrieb
Als Ausgangssituation, in der durch Einschalten der Verstellpumpe 11 das Druckversorgungsaggregat 10 und der an dieses angeschlossene Verbraucher in Betrieb ge¬ nommen wird, sei angenommen, daß der Druckminderer 37 auf einen definierten oberen Druck-Grenzwert P rtιax von z.B. 200 bar eingestellt ist, der Druckspeicher 34 auf einen Minimaldruck, z.B. vollständig entladen ist und die Einstelldrossel 36 auf einen Strömungswiderstand eingestellt ist, der in Kombination mit der für den Druckspeicher 34 vorgesehenen Auslegung desselben eine erwünschte Verzögerungszeit ergibt, mit welcher der an der Mittelanzapfung 38 zwischen der Einstelldrossel 36 und dem Druckspeicher 34 sich einstellende Druck Pa(t) , der über die Steuerleitung 39 in die zweite Steuerkammer 31 des Druckregelventils 21 eingekoppelt wird, dem sich nach dem Einschalten der Verstellpumpe an deren Hochdruckausgang 34 entwickelnden Ausgangs- druck PA.(t) zeitlich nacheilt. Desweiteren ist voraus¬ gesetzt, daß der/die Förderzylinder einer als Verbrau¬ cher angenommenen Dickstoffpumpe befüllt sind, so daß beim Anfahren der Pumpe die durch das Fördergut beding¬ ten Trägheits- und Reibungskräfte wirksam sind. Das Druckregelventil 21 befindet sich - bei druckentlaste¬ ten Steuerkammern 27 und 31 - durch die Vorspannung der Ventilfeder 32 - in seiner Grundstellung 0, wobei diese Ventilfeder 32 so ausgelegt bzw. ihre Vorspannung so eingestellt ist, daß diese einem Steuerdruck von z.B. 20 bar äquivalent ist, d.h. einem kleinen Bruchteil von etwa 1/20 bis 1/10 des maximalen Ausgangsdruckes PA der Verstellpumpe 11 entspricht. Über den in der Grundstel¬ lung 0 des Druck-Regelventils 21 freigegebenen Durch¬ flußpfad 56 ist die bodenseitige Antriebskammer 18 des Stellantriebes 13 druckentlastet, so daß die Verstell¬ pumpe 11 durch die Wirkung der Rückholfeder 17 des Stellantriebes 13 auf einen Betrieb mit maximalem Vo- lumenstrom vorbereitet ist.
Wird in dieser Ausgangssituation die Verstellpumpe 11, z.B. Zeitpunkt t0 eingeschaltet, so ergibt sich, da die Pumpe 11 mit maximalem Volumenstrom arbeitet, der Aus¬ gangsdruck aber zunächst nicht ausreicht, um die Pum¬ pen-Antriebszylinder 48 zum Anlaufen zu bringen, ein sehr schneller Druckanstieg, der in dem Diagramm der Fig. 3 durch den ersten, steil ansteigenden Ast 57 der insgesamt mit 58 bezeichneten PA(t) -Verlaufskurve wie¬ dergegeben ist, welche qualitativ den Zeitverlauf des Druckes Pp_ {t) am Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 repräsentiert. Dieser Druckanstieg ist von einem "langsameren" Druckanstieg des an der Mittelanzapfung 38 des durch die Einstelldrossel 36 und den Druckspei¬ cher 34 gebildeten Zeitverzögerungsgliedes abgreifbaren Druckes Pa(t) begleitet, dessen Zeitverlauf in dem Dia¬ gramm der Fig. 3 qualitativ durch die Pa(t) -Verlaufs- kurve 59 wiedergegeben ist.
Sobald im Zeitpunkt t-j_ die Differenz zwischen dem am Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe abgegebenen Aus¬ gangsdruck P^(t) , der in die erste Steuerkammer 27 des Druckregelventils 21 eingekoppelt ist, und dem diesem gegenüber langsamer ansteigenden, an der Mittelanzap¬ fung 38 des Zeitverzögerungsgliedes 36,34 abgegriffe¬ nen, in die zweite Steuerkammer 31 des Druckregelven¬ tils 21 eingekoppelten Druck P (t) denjenigen Wert er¬ reicht, dem die Vorspannung der Ventilfeder 32 des Druckregelventils 21 äquivalent ist, wird dieses in seine Funktionsstelle I gedrängt, in welcher über den Durchflußpfad 26 der Ausgangsdruck Pa(t) der Verstell¬ pumpe 11 in die bodenseitige Antriebskammer 18 des Stellantriebes 13 eingekoppelt wird und dieser dadurch im Sinne einer Verstellung der Pumpe 11 auf einen ver¬ minderten Volumenstrom angesteuert.
Durch die ab dem Zeitpunkt t-j_ wirksam werdende Regelung wird in deren "eingeschwungenem" - stationärem - Zustand die zeitliche Anstiegsrate ΔPA(t)/Δt, d.h. die Stei¬ gung der PA(t) -Verlaufskurve 58 für die auf den Zeit¬ punkt t-L folgende Zeitspanne auf einen Wert erniedrigt, der höchstens der Anstiegsrate ΔPa(t)/Δt der Pa(t)- Verlaufskurve 59 in deren Anfangs-Bereich 61 zwischen den Zeitpunkten t0 und tχ entspricht und damit deutlich niedriger ist als die Druck-Anstiegsrate des Ausgangs¬ druckes PA(t) der Verstellpumpe 11 unmittelbar nach dem Anlaufen desselben, d.h. in dem durch den ersten an¬ steigenden Ast 57 der PA(t) -Verlaufskurve repräsentier¬ ten Bereich zwischen den Zeitpunkten t0 und t-L, wobei der Ausgangsdruck PA(t) der Verstellpumpe 11 stets um die der Vorspannung der Ventilfeder 32 des Druckregel¬ ventils 21 entsprechende Druckdifferenz von z.B. 20 bar größer ist als der an der Abgriffstelle 38 des Zeit¬ verzögerungsgliedes 36,34 abgreifbare Druck, der dem Druck entspricht, auf den der Druckspeicher 34 im je¬ weiligen Zeitpunkt aufgeladen ist.
Durch zweckentsprechende Auslegung des Druckspeichers 34 und Einstellung des Strö ungswiderstandes der Ein- stelldrossel 36 kann somit auf einfache Weise ein er¬ wünscht "sanftes" Anfahren des mittels des Druckversor¬ gungsaggregats 10 gespeisten hydraulischen Verbrauchers erzielt werden.
II. Periodischer Betrieb des Verbrauchers
Durch die jeweils in den Endstellungen des Kolbens 47 des Antriebszylinders 48 durch ein Druckimpuls-Aus- gangssignal des jeweiligen hydraulischen Endstellungs¬ gebers 46 ausgelöste Umschaltung des Verzögerungs-Steu¬ erventils 41 und die damit verknüpfte Entladung des Druckspeichers 34 werden unmittelbar vor Umkehrung der Bewegungsrichtung des Kolbens 47 des Antriebszylinders 48 jeweils im wesentlichen dieselben Bedingungen er¬ zielt, wie in dem vorstehend geschilderten Anfahrbe¬ trieb. Während hierbei der Druckspeicher entladen wird, ist die ein sanftes Anfahren der Verstellpumpe 11 ver¬ mittelnde Regeleinrichtung 20 unwirksam. Diese Zeit¬ spanne kann z.B. bei einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit Rohrweichen-Umschaltung zur Antriebs-Steuerung ei¬ nes Antriebszylinders für die Rohrweiche ausgenutzt werden, da dieser Umschalt-Vorgang sehr schnell erfol- gen sollte und daher eine Verzögerung eines solchen Um¬ schalt-Vorganges, auch im Sinne eines sanften Anfah- rens, nicht nowendig ist.
III. Blockierende Last
Tritt während eines stationären Betriebszustandes des Druckversorgungsaggregates 10, d.h. in einer Betriebs- phase der Last 54, in der der Ausgangsdruck der Ver¬ stellpumpe 11 konstant ist, desgleichen ihr Ausgangsvo¬ lumenstrom und der Druck, auf den der Druckspeicher 34 aufgeladen ist, dem Ausgangsdruck der Verstellpumpe 11 entspricht, eine plötzliche Lasterhöhung auf, z.B. durch Blockieren der Dickstoffpumpe oder eines ihrer Antriebszylinder, so führt auch dies, weil hierauf der Druck am Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 schneller ansteigt als an der Mittelanzapfung 38 des Zeitverzögerungsgliedes 36,34, zu einem Ansprechen des Druckregelventils 21" und einer Reduzierung des Förder¬ volumens der Verstellpumpe 11, deren Ausgangsdruck jetzt analog zur Anfahrsituation "langsam" geregelt an¬ steigt, bis der obere Grenzwert desselben erreicht ist, der um die der Vorspannung der Ventilfeder 32 äquiva¬ lente Druckdifferenz höher ist als der Grenzwert Pamaχ/ auf den der Druckminderer 37 eingestellt ist.
Zur Erläuterung weiterer Ausgestaltungen des Druckver¬ sorgungsaggregates 10, die in Kombination mit der Druck- Regeleinrichtung 20 für einen vielseitigen Einsatz des Druckversorgungsaggregates 10 zweckmäßig sind, sei nun- mehr auf die Fig. 4 bezug genommen.
Soweit Bau- und Funktionselemente der in den Fig. 1 und 4 dargestellten Druckversorgungsaggregate 10 und 10' mit denselben Bezugszeichen belegt sind, soll dies den Hinweis auf Bau- und Funktionsgleichheit oder -analogie dieser Elemente und bezüglich des in der Fig. 4 darge¬ stellten Ausführungsbeispiels den Verweis auf die an¬ hand der Fig. 1 gegebene Beschreibung solchermaßen be¬ zeichneter Elemente beinhalten.
Bei dem Druckversorgungsaggregat 10' gemäß Fig. 4 ist im Rahmen der Druck-Regeleinrichtung 20' zusätzlich ein Volumenstrom-Regelventil 61 vorgesehen, mittels dessen der Ausgangs-Volumenstrom der Verstellpumpe 11 auf ei¬ nen für den Betrieb des Verbrauchers 54 erforderlichen - im wesentlichen konstanten - Betrag regelbar ist, der durch Einstellung eines Sollwert-Einstellelements 62 vorgebbar ist.
Das Sollwert-Einstellelement 62 ist als Einstelldrossel ausgebildet, die zwischen den Hochdruckausgang 24 der Verstellpumpe 11 und den an das Druckversorgungsaggre¬ gat 10' angeschlossenen Verbraucher 54 geschaltet ist. Die im Betrieb des Verbrauchers 54 zwischen dessen Be- triebsdruck-Versorgungsanschluß 63 und dem Hochdruck- Ausgang 24 der Verstellpumpe 11 auftretende Druckdiffe¬ renz ist dann ein exaktes Maß für den durch die Ein- stelldrossel 62 gedrängten Volumenstrom, der durch Er¬ fassung dieser Druckdifferenz sensiert wird. Das Volumenstrom-Regelventil 61 ist in baulicher Analo¬ gie zu dem Druck-Regelventil 21 als druckgesteuertes 3/2-Wege-Proportionalventil ausgebildet, das eine erste Steuerkammer 64 und eine zweite Steuerkammer 66 hat durch deren Druckbeaufschlagung einander entgegenge¬ setzt gerichtete Steuer- und Rückstellkräfte auf den durch das 3/2-Wege-Ventilsymbol 67 repräsentierten Ven¬ tilkolben ausübbar sind, wobei diese Steuerkammern 64 und 66 wiederum so ausgelegt sind, daß bei einer Beauf¬ schlagung der beiden Steuerkammern mit gleichen Drücken die hieraus auf den Ventilkolben 67 resultierenden Kräfte ausgeglichen wären.
Die erste Steuerkammer 64 des Volumenstrom-Regelventils 61 ist über eine Steuerleitung 68 an den Hochdruck-Aus¬ gang 24 der Verstellpumpe 11 angeschlossen. Die zweite Steuerkammer 66 des Volumenstrom-Regelventils 61 ist über eine weitere Steuerleitung 69 mit dem Versorgungs¬ anschluß 63 des Verbrauchers 54 verbunden.
Durch eine Ventilfeder 71, deren Vorspannung einstell¬ bar ist sowie durch Druckbeaufschlagung der zweiten Steuerkammer 66 des Volumenstrom-Regelventils 61 wird dieses in seine Grundstellung 0 gedrängt, während die aus einer Druckbeaufschlagung der ersten Steuerkammer 64 mit dem hohen Ausgangsdruck PA(t) der Verstellpumpe 11 resultierende Stellkraft den Ventilkolben 67 des Vo¬ lumenstrom-Regelventils 61 in dessen Funktionsstellung I drängt. Das Volumenstrom-Regelventil 61 hat einen in seiner Grundstellung 0 offenen Durchflußpfad 72, über den, wenn sich gleichzeitig das Druck-Regelventil 21 in sei¬ ner Grundstellung 0 befindet, die bodenseitige Antriebs¬ kammer 18 des Stellantriebszylinders 13 mit dem druck¬ losen Vorratsbehälter 23 des Druckversorgungsaggregats verbunden ist, sowie einen in seiner Funktionsstellung I freigegebenen Durchflußpfad 73, über den, ebenfalls wenn sich das Druckregelventil 21 in seiner Grundstel¬ lung 0 befindet, der am Hochdruckausgang 24 der Verstell¬ pumpe 11 abgegebene Ausgangsdruck derselben in die bo¬ denseitige Antriebskammer 18 des Stellzylinders 13 ein- koppelbar ist, durch den dieser im Sinne einer Reduzie¬ rung des Fördervolumens der Verstellpumpe 11 angetrie¬ ben wird.
Wann immer die über dem Sollwert-Vorgabeelement 62 auf¬ tretende Druckdifferenz größer wird, als ein durch die Vorspannung der Ventilfeder 71 des Volumenstrom-Regel¬ ventils 61 vorgegebener Wert, wird der Ausgangs-Volu- menstrom der Verstellpumpe 11 reduziert und, falls die¬ se Druckdifferenz kleiner wird als der durch die Vor¬ spannung der Ventilfeder 71 bestimmte Betrag, der einen typischen Wert um 20 bar hat, wieder erhöht.
Um die einen sehr schnellen Druckaufbau am Hochdruck¬ ausgang 24 der Verstellpumpe 11 gleichsam dämpfende Wirkung des Zeitverzögerungsgliedes 36,34 zeitweise ausschalten zu können, z.B., um einen weiteren, nicht eigens dargestellten, hydraulischen Verbraucher ohne Zeitverzögerung ansteuern zu können, ist beim Ausfüh¬ rungsbeispiel gemäß Fig. 4 ein Funktions-Steuerventil 74 vorgesehen, das zwischen den Druckminderer 37 und das Zeitverzögerungsglied 36,34 geschaltet ist.
Dieses Funktionssteuerventil 74 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet, das eine federzentrierte Grundstellung 0 hat, in welcher der Druckausgang 76 des Druckmin¬ derers 37 über einen Durchflußpfad 77 des Funktions- steuerventils 74 mit der Einstelldrossel 36 des Zeit¬ verzögerungsgliedes 36,34 verbunden ist, jedoch gegen einen zweiten Ausgangsanschluß 78 des FunktionsSteuer¬ ventils 74 abgesperrt ist, der über eine Bypassleitung 79 mit der Steuerleitung 39 verbunden ist, über die die Druckeinkopplung in die zweite Steuerkammer 31 des Druck-Regelventils 21 erfolgt. Dieses Funktionssteuer¬ ventil 74 ist hydraulisch und/oder elektrisch in eine Funktionsstellung I umschaltbar, in welcher der Druck¬ ausgang 76 des Druckminderers 37 gegen die Einstelldros¬ sel 36 des Zeitverzögerungsgliedes 36,34 abgesperrt, dafür jedoch mit der Bypassleitung 79 verbunden ist. Zwischen die Mittelanzapfung 38 des Zeitverzögerungs¬ gliedes 36,34 und die Bypassleitung 79 bzw. die zur zweiten Steuerkammer 31 des Druckregelventils 21 wei¬ terführende Steuerleitung 39 ist ein Rückschlagventil 81 geschaltet, das durch relativ höheren Druck in der Bypassleitung 79 bzw. der Steuerleitung 39 als an der Mittelanzapfung 38 des Zeitverzögerungsgliedes 36,34 in seiner Sperrstellung gehalten und durch relativ höheren Druck an der Mittelanzapfung 38 als in der Steuerlei¬ tung 39 in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Dieses Rückschlagventil 81 verhindert, daß in der Funktions- stellung I des Funktionssteuerventils 74 Druckmittel vom Speicher 34 aufgenommen werden kann, und bewirkt, daß das Druckmittel "direkt" zu der zweiten Steuerkam¬ mer 31 des Druckregelventils 21 geleitet wird, um die¬ ses sicher in seiner Grundstellung 0 zu halten, in wel¬ cher die bodenseitige Antriebskammer 18 des Stellzylin- ders 13 druckentlastet und dadurch die Verstellpumpe 11 auf maximales Fördervolumen eingestellt ist.
Desweiteren ist im Rahmen der Druck-Regeleinrichtung 20' gemäß Fig. 4 ein als 3/2-Wege-Magnetventil darge¬ stelltes Entlastungsventil 82 vorgesehen, das eine fe¬ derzentrierte Grundstellung 0 hat, in welcher in die zweite Steuerkammer 31 des Druckregelventils 21, entwe¬ der über das Rückschlagventil 81 oder direkt Steuer¬ druck einkoppelbar ist und als dazu alternative, bei Ansteuerung seines Steuermagneten 83 mit einem Steuer¬ signal eingenommene Funktionsstellung I eine Durchflu߬ stellung hat, in welcher die Steuerkammer 31 des Druck¬ regelventils 21 mit dem - drucklosen - Vorratsbehälter 23 des Druckversorgungsaggregats 10' verbunden, gegen die an das Rückschlagventil 81 oder unmittelbar an die Mittelanzapfung 38 des Zeitverzögerungsgliedes 36,34 angeschlossene Steuerleitung 39 jedoch abgesperrt ist.
In dieser erregten Stellung I des Entlastungsventils 82 ist der Ausgangsdruck der Verstellpumpe 11 praktisch auf denjenigen - niedrigen - Wert begrenzt, dem die gegebe¬ nenfalls einstellbare Vorspannung der Ventilfeder 32 des Druck-Regelventils 21 äquivalent ist.
Das Entlastungsventil 82 ist insbesondere dafür geeig¬ net, das Druckversorgungsaggregat 10' bei einem Blockie¬ ren des Verbrauchers gegen Überlastung zu schützen.
Anstelle der beiden 3/2-Wegeventile 74 und 82, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 als Funktionssteuer¬ ventil und als Entlastungsventil vorgesehen sind, kann, wie in den SchaltungsVarianten gemäß den Fig. 4a und 4b dargestellt, jeweils ein einziges 4/3-Wege-Ventil 84 (Fig. 4a) oder 84' (Fig. 4b) im Rahmen der Regelein¬ richtung 20' wie ansonsten in der Fig. 4 dargestellt, eingesetzt werden.
Das 4/3-Wege-Ventil 84 gemäß Fig. 4a ist als aus¬ schließlich elektrisch ansteuerbares Magnetventil aus¬ gebildet, das durch Steuersignale unterschiedlicher Steuerstromstärken I-j_ von z.B. 3A und I2 von z.B. 6A aus seiner federzentrierten Grundstellung 0, in welcher die Anstiegs-Verzögerungsregelung des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe 11 wirksam ist, in eine Funktions¬ stellung I umschaltbar ist, in welcher diese Regelung gleichsam ausgeschaltet ist, sowie in eine Funktions¬ stellung II in welcher die zur zweiten Steuerkammer 31 des Druck-Regelventils 21 führende Steuerleitung 39 an den Vorratsbehälter 23 angeschlossen und dadurch im Ergebnis eine Begrenzung des Ausgangsdruckes der Ver- stellpumpe 11 auf niedrigem, der Vorspannung der Ven¬ tilfeder 32 des Druckregelventils 21 äquivalentem Ni¬ veau von z.B. 20 bar erfolgt.
Während bei dem 4/3-Wege-Ventil 84 gemäß Fig. 4a nur eine Ventilfeder 86 vorgesehen ist, gegen deren zuneh¬ mende Rückstellkraft das Ventil 84 in seine Funktions¬ stellung I und II gesteuert werden muß, wobei die Grund¬ stellung 0 dieses Ventils eine "Randstellung" ist, sind beim 4/3-Wege-Ventil 84' gemäß Fig. 4b zwei entgegenge¬ setzt wirkende Ventilfedern 86' und 86'' vorgesehen, die den Ventilkolben dieses 4/3-Wege-Ventils 84' in ei¬ ner Mittelstellung zentrieren, die hier als Grundstel¬ lung 0 vorgesehen ist. Demgemäß sind auch zwei Steuer¬ magnete 87 und 88 vorgesehen, durch deren alternative Ansteuerung das 4/3-Wege-Magnetventil 84' in seine Funk- tionsstellung I bzw. II steuerbar ist, die funktioneil den entsprechend bezeichneten Funktionsstellungen I und II des Magnetventils 84 gemäß Fig. 4a entsprechen. Im Unterschied zu diesem kann das 4/3-Wegeventil 84' gemäß Fig. 4b "direkt" aus seiner Grundstellung 0 in die Funk¬ tionsstellung II umgeschaltet werden, ohne daß hierbei die Funktionsstellung I "überfahren" werden muß. Alter¬ nativ oder zusätzlich zu dem Steuermagneten 87, durch dessen Erregen das 4/3-Wege-Ventil 84' gemäß Fig. 4b in seine Funktionsstellung I schaltbar ist, kann hierzu auch eine hydraulische Ansteuerung vorgesehen sein, wie durch eine Steuerkammer 89 veranschaulicht, durch deren beispielsweise gleichzeitig mit der hydraulischen An¬ steuerung des Verzögerungs-Steuerventils 41 erfolgende Druckbeaufschlagung das 4/3-Wegeventil 84' in seine Funktionsstellung I umschaltbar ist.
Soweit im übrigen in den Fig. 4a und 4b dargestellte Bau- und Funktionselemente mit denselben Bezugszeichen belegt sind, wie anhand der Fig. 1 und 4 erläuterte Elemente dieser Fig. soll dies mit Bezug auf die Fig. 4a und 4b den Hinweis auf die Bau- und Funktionsgleich¬ heit bzw. -analogie der identisch bezeichneten Elemente und auch den Verweis auf deren anhand der Fig. 1 und 4 gegebene Erläuterung bedeuten.
Anhand der Fig. 2b sei noch auf eine spezielle Gestal¬ tung eines im Rahmen der Druck-Regeleinrichtungen 20 bzw. 20' einsetzbaren Druck-Regelventils 21 eingegan¬ gen, bei dem die Vorspannung der Ventilfeder 32, durch deren Vorspannung der Minimalwert des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe 11 bestimmt ist, einstellbar ist.
Die Ventilfeder 32, die den lediglich schematisch durch das 3/2-Wege-Ventilsymbol angedeuteten Ventilkolben 28 in die Grundstellung 0 das Druck-Regelventils 21 drängt, ist, gesehen entlang der zentralen Längsachse 91 des Druck-Regelventils 21, zwischen einem ersten Stütztel¬ ler 92, der axial an einem stößeiförmigen Fortsatz 93 des Ventilkolbens 28 angreift und einem zweiten Stütz¬ teller 94 axial eingespannt, der an seiner der Ventil¬ feder 32 abgewandten Seite einen Steuerkolben-Fortsatz 96 hat, mit dem er in einer axialen Bohrung 97 eines in das Ventilgehäuse 98 einschraubbaren Steuergehäuseteils 99 druckdicht verschiebbar geführt ist.
Innerhalb dieser axialen Bohrung 97 ist ein Steuerkol¬ benelement 101 durckdicht verschiebbar geführt, das sich mit einem schlanken, stößeiförmigen Fortsatz 102, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der axialen Steuergehäusebohrung 97, an dem Steuerkolben- fortεatz 96 des zweiten Feder-Stütztellerε 94 axial ab- εtützt. Durch den sich zwischen dem Steuerkolben-Fort¬ satz 96 des zweiten Stütztellers 94 und dem Dicht- flansch 103 des Steuerkolbenelements 101 in axialer Richtung erstreckenden Raum 104 ist die zweite Steuer¬ kammer 31 axial gebildet. Die Vorspannung der Ventilfe¬ der 32 ist mittels einer Stellschraube 106 einstellbar, die in einem Gewindeabschnitt 107 des Steuergehäuse¬ teils 99 schraubbar geführt ist und sich ihrerseits über einen axialen, stößeiförmigen Fortsatz 108 an dem Steuerkolbenelement 101 abstützt.
Die axialen Führungslängen des Steuerkolben-Fortsatzes 96, des Steuerkolbenelements 101 sowie des Gewindeab¬ schnittes 107 und die Anordnung des Steuerkammer-An- schlußkanals 109, an den die Steuerleitung 39 ange¬ schlossen ist, sind derart aufeinander abgestimmt, daß innerhalb der möglichen Hübe der verschiebbaren Elemen¬ te der Steuerkammer-Anschlußkanal stets in die Steuer¬ kammer 31 mündet und eine weitestmögliche Variation der Federspannung ausnutzbar ist.
Zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels, das baulich und funktionell weitgehend dem Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 4 entspricht, sei nunmehr auf die Fig. 5 Bezug genommen.
Soweit in der Fig. 5 Bau- und Funktionselemente des dort dargestellten Druckversorgungsaggregats 10' ' mit denselben Bezugszeichen belegt sind wie Bau- und Funk¬ tionselemente des Druckversorgungsaggregats 10' gemäß Fig. 4 soll dies den Hinweis auf die Bau- und Funktions- analogie solcher Elemente sowie auch den Verweis auf deren anhand der Fig. 4 gegebene Beschreibung beinhal¬ ten. Die Erläuterung des Druckversorgungsaggregats 10" und seiner Druck-Regelungseinrichtung 20'' kann daher auf die Erläuterung der gegenüber dem Ausführungsbei- spiel gemäß Fig. 4 bestehenden Unterschiede beschränkt werden. Es sind dies die folgenden:
Der in das durch die Einstelldrossel 36 und den Druck¬ speicher 34 in Kombination mit dem Zeitverzögerungs¬ steuerventil 44 gebildete Zeitverzögerungsglied einge¬ koppelte Druck wird an dem Betriebsdruck-Versorgungsan- schluß 63, der die Mittelanzapfung zwischen dem Ver¬ braucher 54 und dem zwischen diesen und den Hochdruck¬ ausgang 24 der Verstellpumpe 11 als Sollwert-Einstell¬ element 62 geschalteten Einstelldrossel abgegriffen, die als Volumenεtrom-Sensor für die Stromregelung mit¬ tels des Volumenstrom-Regelventils 61 vorgesehen ist, das beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 zur Druckre¬ gelung, z.B. im Anfahrbetrieb der Verstellpumpe 11 aus¬ genutzt wird. Dementsprechend wird der an der Mittelan- zapfung 38 zwischen der Einstelldrossel 36 und dem Druckspeicher 34 anstehende Druck Pa(t) über die Steu¬ erleitung 39 in die zweite Steuerkammer 66 des Volumen¬ strom-Regelventils 61 eingekoppelt, so daß die Rück¬ stellkraft, die der aus einer Druckbeaufschlagung der ersten Steuerkammer 64 des Volumenstrom-Regelventils mit dem hohen Ausgangsdruck PA(t) der Verstellpumpe re¬ sultierenden, den Ventilkolben 67 des Volumenstrom-Re- gelventilε 61 in dessen Funktionεεtellung I drängenden Stellkraft entgegenwirkt, der Summe der durch die Rück¬ stellfeder 71 entfalteten Rückstellkraft und der durch die Druckbeaufschlagung der zweiten Steuerkammer 66 mit dem Ausgangsdruck Pa(t) , der dem Ausgangsdruck PA(t) zeitlich nacheilt, resultierenden Rückstellkraft ent¬ spricht.
Bei dem Druckregelventil 21 ist als dieses in seine Grundstellung 0 drängendes Rückstellelement ledig¬ lich die Ventilfeder 32 vorgesehen, deren Vorspannung einstellbar ist. In einer typischen Auslegung des Druckregelventils 21 ist die Vorspannung seiner Ventil¬ feder 32 auf Werte einstellbar, die Drücken zwischen 50 bar und 400 bar äquivalent sind, während in einer typi¬ schen Auslegung des Volumenstrom-Regelventils 61 die Vorspannung seiner Ventilfeder 71 auf Werte einstellbar ist, die Drücken zwischen 10 bar und 30 bar äquivalent sind. Die Funktion des Druckversorgungsaggregats 10'' gemäß Fig. 5 ist derjenigen der Druckversorgungsaggre¬ gate 10 und 10' gemäß den Fig. 1 und 4 hinsichtlich des Anfahrbetriebes, des periodischen Betriebes des Ver- brauchers sowie des Verhaltens bei blockierender Last völlig äquivalent.
Bei dem Druckversorgungsaggregat 10'' wird ein dem Druckminderer 37 der Druckversorgungsaggregate 10 und 10' gemäß den Fig. 1 und 4 entsprechendes, eigens auf diese Funktion ausgelegtes Bauelement nicht benötigt.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Regelung des Ausgangsdruckes einer Verstellpumpe, insbesondere einer auf hohem Aus¬ gangsdruckniveau arbeitenden Hauptpumpe eines Druck- versorgungsaggregats für eine hydraulische Antriebs- vorrichtung, z.B. den/die Antriebszylinder einer Dickstoffpumpe, mit einem Fördermengen-Stellorgan, das mittels eines hydraulischen Stellmotors betä¬ tigbar ist, der durch alternative Druckbeaufschla¬ gung und -entlastung eines Antriebsdruckraumes zur Ausführung der Stellbewegungen für die gegensinni¬ gen Änderungen des Fördervolumens antreibbar ist, wobei zur Steuerung der diesbezüglichen Druckbeauf¬ schlagung und -entlastung des Antriebsdruckraumes ein druckgesteuerteε Ventil vorgesehen ist, das, angesteuert mit dem Ausgangsdruck der Pumpe oder einem zu diesem proportionalen Druck, ab einem durch eine Mindestrückstellkraft eines Rückstell¬ elements, z.B. einer Feder, bestimmten Mindestdruck einen mit dem in seine Steuerkammer eingekoppelten Steuerdruck zunehmenden Ausgangsdruck abgibt, mit dem der Antriebsdruckraum des Stellmotors beauf¬ schlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (32,71) auf eine Rückstellkraft ausgelegt ist, die nur einem kleinen Bruchteil von etwa 1/50 bis 1/10 der durch den Steuerdruck maxi¬ mal erzeugbaren, auf den Ventilkolben (28,67) des druckgesteuerten Ventils (21,61) wirkenden Steuer¬ kraft entspricht, daß das druckgesteuerte Ventil (21,61) mit einer Rückstellkammer (31,66) als zwei¬ te Steuerkammer versehen ist, durch deren Druckbe- aufschlagung eine der Steuerkraft entgegengesetzte Zusatz-Rückstellkraft erzeugbar ist, deren Maximal¬ betrag demjenigen der Steuerkraft mindestens annä¬ hernd entspricht, und daß der in die Rückstellkam¬ mer (31,66) eingekoppelte Druck mittels eines hy¬ draulischen Zeitverzögerungsgliedes (36,34) von dem in die Steuerkammer (31,66) des druckgesteuerten Ventils (21) eingekoppelten Druck abgeleitet ist.
2. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Zeitverzögerungsglied eine Drossel (36) und ein über diese aufladbarer Druck¬ speicher (34) vorgesehen ist, an deren Mittelanzap¬ fung (38) die zweite Steuerkammer (31;66) des druck¬ gesteuerten Ventils (21,61) angeschlossen ist.
3. Regelungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Drossel (36) als Einstell¬ drossel ausgebildet ist.
4. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckminderer (37) als Druckbegrenzungsglied vorgesehen ist, das den Ausgangsdruck der Hochdruckpumpe (11) auf einen einstellbaren Wert begrenzt.
5. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitverzögerungs- glied (36,34) abschaltbar ist.
Regelungseinrichtung nach Anspruch 5 in Kombination in Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck¬ speicher (34) gegen die Drossel (36) absperrbar ist.
Regelungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß ein zur Absperrung des Druckspei- chers (34) vorgesehenes Verzögerungs-Steuerventil (41) als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet iεt, in dessen Grundstellung der Druckspeicher (34) mit der Dros¬ sel (36) verbunden ist, und in dessen Schaltstel¬ lung der Druckspeicher (34) gegen die Drossel (36) abgesperrt ist, dafür jedoch an den Vorratsbehäl¬ tern (23) des Druckversorgungsaggregatε (10;10'; 10'') angeschlossen ist.
Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwiεchen den Hoch¬ druckausgang (24) der Verstellpumpe (11) und das Zeitverzögerungsglied (36,34) ein Ventil (74;84; 84') geεchaltet ist, das eine Grundstellung (0) hat, in welcher der Hochdruckausgang (24) der Ver¬ stellpumpe (11) an das Zeitverzögerungsglied (36, 34) angeschlossen ist, und eine Schaltstellung (I) , in welcher der Hochdruckauεgang der Verεtellpumpe (11) gegen das Zeitverzögerungsglied (36,34) abge¬ sperrt, dafür jedoch direkt mit der zweiten Steuer¬ kammer (31;66) des druckgesteuerten Ventils (21,61) verbunden ist.
9. Regelungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß zwischen die Steuerleitung (39) an die in der Schaltstellung (I) des FunktionsSteu¬ erventils (74;84;84') der Hochdruckausgang (24) der Verstellpumpe (11) angeschlossen ist, und den Druck¬ speicher (34) des Zeitverzögerungsgliedes (36, 34) ein Rückschlagventil (81) geschaltet ist, das durch relativ höheren Druck in der Steuerleitung (39) als im Druckspeicher (34) in Sperrichtung beaufschlagt ist.
10. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zweite Steuerkammer (31;66) des druckgesteuerten Ventils (21,61) und die Abgriffstelle (38;38,81) des Zeit¬ verzögerungsgliedes (36,34) , an der der in die zwei¬ te Steuerkammer (31) des Druck-Regelventils (21) einkoppelbare Druck abgreifbar ist, ein Ventil (82; 84;84') geschaltet ist, das aus einer Grundstellung (0), in welcher die Abgriffstelle (38;38,81) mit der Steuerkammer (31;66) verbunden ist, in eine Funktionsstellung umschaltbar ist, in welcher die zweite Steuerkammer (31;66) gegen die Abgriffstelle (38) abgesperrt, dafür jedoch mit dem drucklosen
Vorratsbehälter (23) des Druckversorgungsaggregats (10; 10') verbunden ist.
11. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Ventilfeder (32,71) des Druckgesteuerten Ventils (21,61) einstellbar ist.
12. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgesteuerte Ventil (21) als Druckregelventil geschaltet ist, mittels dessen die Verstellpumpe (11) auf konstan¬ ten Ausgangsdruck regelbar ist (Fig. 1 und 4) .
13. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgesteuerte Ventil (61) als Volumenstrom-Regelventil geschaltet ist, mittels dessen die Verstellpumpe (11) auf kon¬ stanten Ausgangsvolumenstrom regelbar ist.
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