EP2118500A1 - Verfahren zum betreiben eines hydrauliksystems sowie hydrauliksystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines hydrauliksystems sowie hydrauliksystem

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EP2118500A1
EP2118500A1 EP07818902A EP07818902A EP2118500A1 EP 2118500 A1 EP2118500 A1 EP 2118500A1 EP 07818902 A EP07818902 A EP 07818902A EP 07818902 A EP07818902 A EP 07818902A EP 2118500 A1 EP2118500 A1 EP 2118500A1
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pressure
synchronous
xsyn
hydraulic
pump
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    • F15B2211/781—Control of multiple output members one or more output members having priority

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hydraulic system with at least one supply device, in particular a hydraulic pump, which supplies various hydraulic consumers.
  • the invention relates to a hydraulic system operable by the method according to the invention.
  • the spool valves of the directional control valves determine the opening size of the metering orifices for the supply of consumers. Due to the functional principle of the upstream pressure compensators, which copy the pressure of the external loads in front of the orifices and increase them by the amount of the force of their control spring, there are a number of different high resistances from the pump. If the pump delivery volume is insufficient, the Pump pressure and the working fluid flows the path of least resistance. The consumer with the highest load can thereby come to a standstill. Its "saved" volume flow is thus available to all other consumers.
  • the invention has the object to provide a method for operating a hydraulic system available, since it is characterized by an overburden of the supply device by a comparatively improved performance.
  • the peculiarity of the invention is that in the case of an undersupply of a consumer, all consumers located in the hydraulic system are used to compensate for the volumetric flow deficit of the underserved consumer. While in the prior art in systems with upstream pressure compensator in the case of an undersupply standstill of the highest load can occur whose savings volume flow then benefits the other consumers, the invention provides contrast, that in the case of undersupply all consumers a correspondingly reduced flow to Is made available. There is therefore no danger that a machine operator who simultaneously controls several consumers in order to drive several functions at the same time, confronts the situation. that one consumer comes to a standstill while the other consumers are still active (on the move).
  • the correction signal is therefore generated as a function of the fact that, when the hydraulic pump is over-charged, its pump delivery flow is no longer sufficient to generate the necessary dynamic pressure at the metering orifice of the highest-load consumer, whereby the pressure difference at this diaphragm drops below a specified nominal value.
  • a synchronizing pressure is preferably generated in a synchronous channel. Since the correction signal is thus in the form of a pressure signal, it can advantageously be brought into effect directly in the valve system.
  • the synchronous pressure is generated via a synchronous pressure compensator, which is acted upon on the one hand with the pump pressure and on the other hand with the highest load pressure of the system, plus the force of its control spring, and on the undershoot their control pressure difference, a pressure source is connected to the synchronous channel.
  • the spool for the change of the metering orifices by encoder pressure is hydraulically actuated, the synchronous pressure is supplied to the not controlled by the encoder pressure end face of the spool.
  • the synchronizing pressure generated in operating conditions of the undersupply therefore causes the control spool of all directional valves to be reset against the respective sensor pressure by an amount dependent on the synchronous pressure and therefore all consumers for the compensation of the undersupply are supplied with a correspondingly reduced volume flow.
  • the pressure difference at the metering orifices of the directional control valves is regulated by an associated individual pressure compensator and the system pressure by a system pressure compensator.
  • the differential pressure of the synchronous pressure compensator is set to a slightly lower value than the differential pressure of the system pressure compensator. This ensures that during normal operation of the system the differential pressure in the system is clearly determined by the system pressure compensator.
  • the pressure difference of the synchronous pressure compensator is preferably set to the pressure difference of the individual pressure compensators or higher.
  • the valve and pump system is dimensioned so that at maximum possible volume flow requirement of the maximum synchronous pressure does not exceed the biasing force of the centering springs of the spool. This ensures that in the event of a shortage of the system, the spools can not be reset to their neutral position by the synchronous pressure.
  • the supply of the correction signal to the respective preferred consumer can be prevented in the manner of a priority circuit.
  • the invention also provides a hydraulic system which is operable according to the method of any one of claims 1 to 10 and having the features a) to c) of claim 11.
  • 1 is a hydraulic circuit diagram of a prior art hydraulic system for supplying two hydraulic
  • Figures 2 and 3 are hydraulic circuit diagrams of two different system pressure regulators for use in hydraulic systems of the type shown in Figure 1;
  • Fig. 4 is a flow chart illustrating the operation principle of the invention;
  • FIG. 5 shows a hydraulic circuit diagram similar to FIG. 1, but of a hydraulic system according to the invention intended for carrying out the method according to the invention
  • Fig. 6 is a circuit diagram of a directional control valve for the synchronous control method according to the invention and with a logic circuit for the control with synchronous pressure and
  • Fig. 7 is a schematically simplified sectional view of a synchrondruckwaage.
  • FIG. 1 shows a prior art hydraulic system for the supply of two consumers (not shown), a pump line 1 upstream system pressure regulator is omitted.
  • Figures 2 and 3 show two embodiments of system pressure regulators which may be used in hydraulic systems of the type shown in Figure 1 to maintain the pressure difference between pump pressure P P u and maximum load pressure LSmax constant.
  • 2 is a hydraulic pump in the form of a constant displacement pump 3, whose pressure side is connected to a three-way pressure compensator 5, which on the one hand with the pump pressure P P u and on the other hand with LSmax, plus the force of a control spring 7, is acted upon and how a pilot-operated pressure relief valve that keeps the pressure difference between the pump line 1 and LSmax constant.
  • FIG. 3 shows the use of a variable displacement pump 9, the regulator of which is formed by a directional control valve 1 1, which regulates the required delivery flow within the control loop "adjusting mechanism of the pump".
  • the directional control valves 13 are each preceded by an individual pressure compensator 19 which, in the usual manner with upstream pressure compensators on the one hand with the pending at the respective metering orifice 17 of the directional valve 13 back pressure pT or p2 'and on the other hand with the load pressure of the associated consumer LSi or LS2, plus the force of their control spring 21, are acted upon.
  • control valves 13 are hydraulically controlled by a donor pressure Xai or Xa2 to one end of the spool 15 or to the opposite end a donor pressure Xt »I or Xb2 is supplied.
  • Fig. 4 illustrates the different state, which results from the inventive method.
  • the directional control valves 13 are opened so far that the pump delivery flow is no longer sufficient to throttle the necessary dynamic pressure in front of the metering orifices 17, then the dynamic pressure decreases according to a quadratic function, see box 25 (first box from below).
  • the control law of a synchronous pressure compensator (33 in FIG. 5) ensures that the volumetric flow demanded by the consumers is taken back to the possible pump delivery rate by a correction signal in the form of a synchronous pressure Xs yn , a compensation to the Control valves 15 is applied control pressures.
  • the compensating synchronous pressure X syn counteracts the actuation pressures X, see box 29, and thus reduces the opening cross-sections of all metering orifices 17. This takes place until the setpoint differential pressure set on the synchronous pressure compensator 33 is reached again, see box 31.
  • FIG. 5 illustrates the method according to the invention with reference to a hydraulic system with three-way valves 13 for the supply of three consumers, wherein the supply lines omitted and the directional control valves 13 are shown simplified for clarity.
  • an individual pressure compensator 19 in a similar arrangement as shown in FIG. 1, are connected upstream, while the directional control valve 13 for the consumer N without an individual pressure compensator is integrated into the system.
  • the system pressure control is carried out in accordance with the example of FIG. 2 by a three-way pressure compensator 5 connected to the pump line 1 at the outlet of the fixed-displacement pump 3.
  • the synchronous pressure compensator 33 serving to generate a synchronizing pressure Xsyn in a synchronous channel 35 is acted upon on the one hand by the pump pressure P Pu and on the other hand by the maximum control block load pressure LSTB, plus the force of a control spring 37.
  • the synchronous pressure compensator 33 operates as the pump controller in a control loop in which also the spool 15 all directional control valves 13 participate.
  • the basic principle is a sensor circuit which monitors the level of the current pressure difference at the control block (directional control valve 13). If this pressure difference is in the specified range, the synchronous pressure compensator 33 remains passive, ie. H. it is pressed by the desired pressure difference against its control spring 37 and relieves the synchronous channel 35 to tank 39. In the other case, the synchronous pressure compensator 33 goes into an open position and feeds from a supply line 41 volume flow in the synchronous channel 35 to produce a synchronizing pressure Xsyn.
  • the synchronous channel 35 is connected in parallel with each end face of all spool 15, wherein the decision - supply of control pressure / pressure sensor - is made in each case by a shuttle valve 43, the one hand, encoder pressure X ... and on the other hand, the synchronous pressure Xsyn is supplied.
  • the synchronous pressure Xsyn increases and penetrates to the end face of a spool 15, it can be assumed that it is the side of the spool 15 which is opposite to the side controlled by the sensor pressure. If, for example, a directional control valve 13 is actuated at 7 bar and delivers 50 l / min and then the synchronizing pressure rises from 0 to 2 bar, then the slide 15 deflected by 7 bar is reset by 2 bar back pressure to a slide position corresponding to 5 bar control pressure, whereby the the volume flow supplied to the consumer is reduced. The same applies to the spool 15 of the directional control valves 13 of the other consumers.
  • the synchronous pressure is built up so long, ie the Synchronous pressure compensator 33 remains in the open position until the desired pressure difference at the control block has again reached the desired value.
  • the differential pressure of the synchronous pressure compensator 33 is set slightly lower than the differential pressure of the system pressure regulator, so that the differential pressure in the system is uniquely determined by the system pressure regulator in normal, saturated operation.
  • the differential pressure of the individual pressure compensators 19 is ideally set to the value of the pressure difference of the synchronous pressure compensator 33. Then the synchronous pressure compensator 33 detects an incipient undersaturation of the system pressure compensator 5, while the individual pressure compensators 19 are still saturated.
  • a logic circuit on the spool 15 of the directional control valves 13 can make a selection as shown in FIG. 6, to which end side donor pressure or synchronous pressure is supplied.
  • Fig. 7 shows a sectional view of the synchronous pressure compensator 33, the slider 45 is shifted by the load pressure LS and the force of the control spring 37 so far in the figure to the left that a control edge 47 begins to connect the supply line 41 with the synchronizing channel 35, while the connection to the tank 39 is prevented.
  • the pressure P pu increases until the desired differential pressure is reached and the spool 45 is reset to the right, the synchronous channel 35 is relieved again to tank 39.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems mit mindestens einer Versorgungseinrichtung, insbesondere Hydropumpe (39), die verschiedene hydraulische Verbraucher versorgt, ist dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Synchroneinrichtung (33, 35) sichergestellt wird, dass bei einer Unterversorgung mindestens eines hydraulischen Verbrauchers das Volumenstromdefizit für diesen Verbraucher derart ausgeglichen wird, dass alle Verbraucher das Defizit gleichermaßen kompensieren.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems sowie Hydrauliksystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems mit mindestens einer Versorgungseinrichtung, insbesondere Hydropumpe, die verschiedene hydraulische Verbraucher versorgt. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreib- bares Hydrauliksystem.
Bei motorisch angetriebenen Anlagen und Geräten mit Hydrauliksystemen, beispielsweise bei lader- und baggerartigen Baumaschinen, ist man aus Kostengründen üblicherweise gezwungen, die Leistung des zum Antrieb der Hydropumpe dienenden Dieselmotors ohne Reserven auszulegen. Ebenfalls aus Kostengründen wird auch die Hydropumpe in vielen Fällen nicht so ausgelegt, dass bei gleichzeitig maximaler Volumenstrom-Anforderung aller Verbraucher eine ausreichende Versorgung aller Verbraucher gewährleistet wäre.
Dies führt im Arbeitsbetrieb dazu, dass einerseits der Dieselmotor an seiner Leistungsgrenze betrieben wird und andererseits die Pumpenfördermenge bei parallelem Betrieb von hydraulischen Verbrauchern nicht für die ge- wünschten maximalen Arbeitsgeschwindigkeiten ausreicht. Man ist daher gezwungen, bei Sicherheitsfunktionen Prioritätsventile einzusetzen, die zunächst die bevorzugten Verbraucher versorgen, bevor die Zuleitung zu den weiteren Verbrauchern freigegeben wird. Alle anderen Verbraucher müssen sich den Reststrom teilen.
Bei Arbeitsgeräten wie den erwähnten Baumaschinen ist es Stand der Technik, die Verbraucher über Wegeventile mit vorgeschalteten Druckwaagen zu versorgen, wobei die Steuerschieber der Wegeventile die Öffnungsgröße der Zumessblenden für die Versorgung der Verbraucher bestimmen. Durch das Funktionsprinzip der vorgeschalteten Druckwaagen, die den Druck der äußeren Lasten jeweils vor die Zumessblenden kopieren und noch um den Betrag der Kraft ihrer Regelfeder erhöhen, stellt sich von der Pumpe aus betrachtet eine Reihe unterschiedlich hoher Widerstände dar. Bei unzurei- chender Pumpenfördermenge bricht der Pumpendruck ein und das Arbeitsmedium fließt den Weg des geringsten Widerstandes. Der Verbraucher mit der höchsten Last kann dadurch zum Stillstand kommen. Sein „eingesparter" Volumenstrom steht damit allen andere Verbrauchern zur Verfügung.
Für den Maschinenbediener ist dieses Systemverh alten nicht akzeptabel, denn bei der typischen Maschinensteuerung mit Kreuzhebel werden mehrere Funktionen gleichzeitig gefahren. Bleibt ein Verbraucher ungewollt stehen, dann kommt der Bediener mit der Steuerung in Schwierigkeiten.
Der Versuch, diese Probleme zu beheben, indem man Ventile mit der Zumessblende nachgeschalteten Druckwaagen benutzt, führt nicht zum gewünschten Erfolg, obgleich nachgeschaltete Druckwaagen den Lastdruck nicht vor die Zumessblende, sondern den höchsten Lastdruck im System hinter die Zumessblende kopieren, wodurch auch bei Einbruch des Pumpendruckes von der Pumpe aus betrachtet alle Widerstände gleich bleiben. In nachteiliger Weise muss bei derartigen Systemen jedoch eine Mengenab- schneidung vor der Zumessblende erfolgen, was nicht ohne weiteres mög- lieh ist. Ein weiterer besonderer Nachteil besteht darin, dass das Lastmeldesystem von Wegeventilen mit nachgeschalteter Druckwaage einen ständigen Ausspeisestrom aus dem geregelten Volumenstrom des lasthöchsten Verbrauchers bedingt, was einen Energieverlust darstellt.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems zur Verfügung zu stellen, da sich bei einer Überforderung der Versorgungseinrichtung durch ein vergleichsweise verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Demgemäß besteht die Besonderheit der Erfindung darin, dass bei einer Unterversorgung eines Verbrauchers sämtliche im Hydrauliksystem befind- liehen Verbraucher herangezogen werden, um das Volumenstromdefizit des unterversorgten Verbrauchers zu kompensieren. Während beim Stand der Technik bei Systemen mit vorgeschalteter Druckwaage im Falle einer Unterversorgung ein Stillstand des lasthöchsten Verbrauchers eintreten kann, dessen eingesparter Volumenstrom dann den übrigen Verbrauchern zugute kommt, sieht die Erfindung demgegenüber vor, dass im Falle der Unterversorgung sämtlichen Verbrauchern ein entsprechend verringerter Volumenstrom zur Verfügung gestellt wird. Es besteht daher keine Gefahr, dass ein Maschinenbediener, der gleichzeitig mehrere Verbraucher steuert, um mehrere Funktionen gleichzeitig zu fahren, mit der Situation konfron- tiert wird, dass ein Verbraucher zum Stillstand kommt, während die übrigen Verbraucher weiter tätig (in Bewegung) sind.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen aus einem Pumpenförderstrom jedem Verbraucher über eine zugeordnete, einstellbare Zumessblende ein von deren Öffnungsgröße abhängiger Volumenstrom an Druckflüssigkeit zugeführt wird, wobei an den Blenden jeweils eine mit deren Öffnungsgröße und dem Pumpenförderstrom in Bezug stehende Druckdifferenz erzeugt wird, kann in vorteilhafter weise so vorgegangen werden, dass bei einem Absinken der Druckdifferenz an zumindest einer Zumessblende unter einen Sollwert ein Korrektursignal erzeugt wird, von dessen Signalwert abhängig die Öffnungsgröße aller Zumessblenden synchron verringert wird, wobei das Korrektursignal so lange aufrecht erhalten wird, bis der Sollwert der Druckdifferenz wieder erreicht wird. Das Korrektursignal wird also in Ab- hängigkeit davon erzeugt, dass bei einer Überforderung der Hydropumpe deren Pumpenförderstrom nicht mehr ausreicht, um an der Zumessblende des lasthöchsten Verbrauchers den notwendigen Staudruck zu erzeugen, wodurch die Druckdifferenz an dieser Blende unter einen spezifizierten Sollwert absinkt.
Als Korrektursignal wird vorzugsweise ein Synchrondruck in einem Synchronkanal erzeugt. Da das Korrektursignal somit in Form eines Drucksignales vorliegt, kann es in vorteilhafter Weise unmittelbar im Ventilsystem zur Wirkung gebracht werden.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Synchrondruck über eine Synchrondruckwaage erzeugt, die einerseits mit dem Pumpendruck und andererseits mit dem höchsten Lastdruck des Systems, zuzüglich der Kraft ihrer Regelfeder, beaufschlagt ist und über die bei Unterschreiten ihrer Regeldruckdifferenz eine Druckquelle mit dem Synchronkanal verbunden wird.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Steuerung der Versorgung der Verbraucher durch Proportional-Wegeventile erfolgt, deren Steuerschieber für die Veränderung der Zumessblenden durch Geberdruck hydraulisch ansteuerbar ist, wird der Synchrondruck zu der nicht mit dem Geberdruck angesteuerten Stirnseite der Steuerschieber zugeführt. Der bei Betriebszu- ständen der Unterversorgung erzeugte Synchrondruck bewirkt daher, dass die Steuerschieber sämtlicher Wegeventile entgegen dem jeweiligen Geberdruck um einen vom Synchrondruck abhängigen Betrag zurückgestellt werden und daher sämtliche Verbraucher für die Kompensation der Unterversorgung mit einem entsprechend verringerten Volumenstrom versorgt werden.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen werden die Druckdifferenz an den Zumessblenden der Wegeventile durch eine zugeordnete Indi- vidualdruckwaage und der Systemdruck durch eine Systemdruckwaage geregelt.
Vorzugsweise wird hierbei der Differenzdruck der Synchrondruckwaage auf einen etwas geringeren Wert eingestellt als der Differenzdruck der Systemdruckwaage. Damit wird sichergestellt, dass im normalen Betrieb des Systems der Differenzdruck im System eindeutig von der Systemdruckwaage bestimmt wird.
Die Druckdifferenz der Synchrondruckwaage wird vorzugsweise auf die Druckdifferenz der Individualdruckwaagen oder höher eingestellt. Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Ventil- und Pumpensystem so dimensioniert, dass bei maximal möglicher Volumenstrom- Anforderung der maximale Synchrondruck die Vorspannkraft der Zentrierfedern der Steuerschieber nicht übersteigt. Dadurch ist sichergestellt, dass im Falle einer Unterversorgung des Systems die Steuerschieber nicht bis zu ihrer Neutralstellung durch den Synchrondruck zurückgestellt werden können.
Bei Systemen mit Verbrauchern, die, beispielsweise aus Sicherheitsgründen, besonders bevorzugt sind, kann in der Art einer Prioritätsschaltung die Zufuhr des Korrektursignales zu dem jeweils bevorzugten Verbraucher unterbunden werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Hydrauliksystem, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betreibbar ist und das die Merkmale a) bis c) des Patentanspruches 11 aufweist.
Weitere Merkmale des Hydrauliksystems sind in den Unteransprüchen 12 bis 14 angegeben.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Hydraulikschaltplan eines dem Stande der Technik ent- sprechenden Hydrauliksystems zur Versorgung zweier hydraulischer
Verbraucher;
Fig. 2 und 3 Hydraulikschaltpläne zweier unterschiedlicher Systemdruckregler für einen Einsatz bei Hydrauliksystemen der in Fig. 1 gezeigten Art; Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips der Erfindung;
Fig. 5 einen der Fig. 1 ähnlichen Hydraulikschaltplan, jedoch eines erfindungsgemäßen, für die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens vorgesehenen Hydrauliksystems;
Fig. 6 ein Schaltschema eines Wegeventils für das erfindungsgemäße Synchronsteuerungsverfahrens sowie mit einer Logikschaltung für die Ansteuerung mit Synchrondruck und
Fig. 7 eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung einer Syn- chrondruckwaage.
In der Darstellung von Fig. 1, die ein dem Stand der Technik entsprechendes Hydrauliksystem für die Versorgung zweier Verbraucher (nicht dargestellt) zeigt, ist ein der Pumpenleitung 1 vorgeschalteter Systemdruckregler weggelassen. Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen von Systemdruckreglern, die bei Hydrauliksystemen der in Fig. 1 gezeigten Art benutzt werden können, um die Druckdifferenz von Pumpendruck PPu und maximalem Lastdruck LSmax konstant zu halten. Dabei handelt es sich in Fig. 2 um eine Hydropumpe in Form einer Konstantpumpe 3, deren Druck- seite mit einer Drei-Wege-Druckwaage 5 verbunden ist, die einerseits mit dem Pumpendruck PPu und andererseits mit LSmax, zuzüglich der Kraft einer Regelfeder 7, beaufschlagt ist und wie ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil arbeitet, das die Druckdifferenz zwischen Pumpenleitung 1 und LSmax konstant hält. Fig. 3 zeigt demgegenüber die Verwendung einer Ver- stellpumpe 9, deren Regler durch ein Wegeventil 1 1 gebildet ist, das innerhalb des Regelkreises „Verstellmechanismus der Pumpe" den geforderten Förderstrom einregelt. Die Versorgung der in Fig. 1 nicht gezeigten Verbraucher über die Versorgungsleitungen A1, Bl und A2, B2 erfolgt über Proportional-Wegeventile 13, deren Steuerschieber 15 mit seinen Steuerkanten die Öffnungsgröße von Zumessblenden 17 definieren. Den Wegeventilen 13 ist jeweils eine Individualdruckwaage 19 vorgeschaltet, die in der bei vorgeschalteten Druckwaagen üblichen Weise einerseits mit dem an der jeweiligen Zumessblende 17 des Wegeventils 13 anstehenden Staudruck pT bzw. p2' und andererseits mit dem Lastdruck des zugehörigen Verbrauchers LSi bzw. LS2, zuzüglich der Kraft ihrer Regelfeder 21, beaufschlagt sind. Ein Wech- selventil 23, dem die Lastdrücke LSi und LS2 zugeführt werden, entscheidet, welcher Lastdruck als LSmax dem in Fig. 1 nicht gezeigten Systemdruckregler zugeführt wird. Für die Steuerung der Volumenströme, die den Verbrauchern über die Versorgungsleitungen A1, B1 und A2 und B2 zugeführt werden, sind die Regelventile 13 hydraulisch ansteuerbar, indem zur einen Stirnseite der Steuerschieber 15 ein Geberdruck Xai bzw. Xa2 oder zu der gegenüberliegenden Stirnseite ein Geberdruck Xt»i bzw. Xb2 zugeführt wird.
Wenn beim Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Systems bei Überforderung der Pumpenleistung der Pumpendruck einbricht, steht an der Individualdruck- waage 19 mit dem höchsten Lastdruck nur noch eine verringerte Druckdifferenz als Drucküberschuß für die Regelung der Druckdifferenz an der betreffenden Zumessblende 17 zur Verfügung. Sinkt dieser Staudruck am höchst belasteten Wegeventil 13 auf den Lastdruck oder darunter, dann bleibt dieser Verbraucher stehen, während die niedrig belasteten sich wei- ter bewegen.
Die Fig. 4 verdeutlicht den hierzu unterschiedlichen Zustand, der sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt. Werden beim Betrieb des Systems die Wegeventile 13 so weit geöffnet, dass der Pumpenförderstrom nicht mehr ausreicht, um den notwendigen Staudruck vor den Zumessblenden 17 anzudrosseln, dann sinkt der Staudruck nach einer quadratischen Funktion, siehe Kasten 25 (erster Kasten von unten). Im nach oben folgenden Kasten 27 sorgt das Regelgesetz einer Synchrondruckwaage (33 in Fig. 5) dafür, dass der von den Verbrauchern angeforderte Volumenstrom wieder bis zur möglichen Pumpenfördermenge zurückgenommen wird, indem ein Korrektursignal in Form eines Synchrondruckes Xsyn, eine Kompensation der an den Steuerschiebern 15 anliegenden Ansteuerdrücke darstellt. Der kompensierende Synchrondruck Xsyn wirkt den Ansteuerdrücken X entge- gen, siehe Kasten 29, und vermindert damit die Öffnungsquerschnitte aller Zumessblenden 17. Dies geschieht so lange, bis der an der Synchrondruckwaage 33 eingestellte Soll-Differenzdruck wieder erreicht ist, siehe Kasten 31.
Die Fig. 5 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Hydrauliksystems mit Drei-Wegeventilen 13 zur Versorgung von drei Verbrauchern, wobei die Versorgungsleitungen weggelassen und auch die Wegeventile 13 der Übersichtlichkeit halber vereinfacht eingezeichnet sind. Von den Wegeventilen 13 sind zweien eine Individualdruckwaage 19, in glei- eher Anordnung wie bei Fig. 1 gezeigt, vorgeschaltet, während das Wegeventil 13 für den Verbraucher N ohne Individualdruckwaage in das System integriert ist. Die Systemdruckregelung erfolgt entsprechend dem Beispiel der Fig. 2 durch eine an die Pumpenleitung 1 am Ausgang der Konstantpumpe 3 angeschlossene Drei-Wege-Druckwaage 5.
Die zur Erzeugung eines Synchrondruckes Xsyn in einem Synchronkanal 35 dienende Synchrondruckwaage 33 ist einerseits mit dem Pumpendruck Ppu und andererseits mit dem maximalen Steuerblock-Lastdruck LSTB, zuzüglich der Kraft einer Regelfeder 37, beaufschlagt. Die Auswahl, welcher Lastdruck als maximaler Lastdruck LSTB sowohl zur Synchrondruckwaage 33 als auch zur Systemdruckwaage 5 zugeführt wird, geschieht, wie bei dem System von Fig. 1, durch Wechselventile 23.
Die Synchrondruckwaage 33 arbeitet wie der Pumpenregler in einem Regelkreis, in dem auch die Steuerschieber 15 sämtlicher Wegeventile 13 teilhaben. Das Grundprinzip ist eine Sensorschaltung, die die Höhe der aktuellen Druckdifferenz am Steuerblock (Wegeventil 13) überwacht. Ist diese Druckdifferenz im spezifizierten Bereich, dann bleibt die Synchron- druckwaage 33 passiv, d. h. sie wird von der gewünschten Druckdifferenz gegen ihre Regelfeder 37 gedrückt und entlastet den Synchronkanal 35 nach Tank 39. Im anderen Fall geht die Synchrondruckwaage 33 in eine Öffnungsstellung und speist aus einer Versorgungsleitung 41 Volumenstrom in den Synchronkanal 35, um einen Synchrondruck Xsyn zu erzeugen. Der Synchronkanal 35 ist parallel mit jeder Stirnseite aller Steuerschieber 15 verbindbar, wobei die Entscheidung - Zufuhr von Steuerdruck/Geberdruck - jeweils durch ein Wechselventil 43 getroffen wird, dem einerseits Geberdruck X... und andererseits der Synchrondruck Xsyn zugeführt wird.
Wenn der Synchrondruck Xsyn steigt und sich bis zur Stirnseite eines Steuerschiebers 15 durchsetzt, kann man davon ausgehen, dass es diejenige Seite des Steuerschiebers 15 ist, die der mit Geberdruck angesteuerten Seite entgegengesetzt ist. Wird beispielsweise ein Wegeventil 13 mit 7 bar angesteuert und liefert 50 l/min und steigt nun der Synchrondruck von 0 auf 2 bar, dann wird der mit 7 bar ausgelenkte Schieber 15 durch 2 bar Gegendruck auf eine Schieberstellung entsprechend 5 bar Ansteuerdruck zurückgestellt, wodurch der dem Verbraucher zugeführte Volumenstrom verringert wird. Entsprechendes gilt für die Steuerschieber 15 der Wegeventile 13 der übrigen Verbraucher. Der Synchrondruck wird so lange aufgebaut, d. h. die Synchrondruckwaage 33 bleibt so lange in Öffnungsstellung bis die gewünschte Druckdifferenz am Steuerblock wieder den Sollwert erreicht hat.
Der Differenzdruck der Synchrondruckwaage 33 wird etwas niedriger ein- gestellt als der Differenzdruck des Systemdruckreglers, damit im normalen, gesättigten Betrieb der Differenzdruck im System eindeutig vom Systemdruckregler bestimmt wird. Der Differenzdruck der Individualdruckwaagen 19 wird idealer Weise auf den Wert der Druckdifferenz der Synchrondruckwaage 33 eingestellt. Dann erkennt die Synchrondruckwaage 33 eine beginnende Untersättigung der Systemdruckwaage 5, während die Individualdruckwaagen 19 aber noch gesättigt sind. Dadurch entsteht auch bei beginnender Unterversorgung kein Fehler in der Synchronsteuerung weil, bevor die Individualdruckwaagen 19 wegen beginnender Untersättigung vollständig öffnen würden und dann nicht mehr regeln könnten, die Syn- chrondruckwaage 33 bereits beginnt, einen kompensierenden Synchrondruck Xsyn zu erzeugen, und damit alle ausgelenkten Steuerschieber 15 zurück zu stellen.
Als Alternative zur Benutzung von Wechsel ventilen 43 kann entsprechend Fig. 6 eine Logikschaltung am Steuerschieber 15 der Wegeventile 13 eine Auswahl darüber treffen, zu welcher Stirnseite Geberdruck oder Synchrondruck zugeführt wird.
Fig. 7 zeigt eine Schnittdarstellung der Synchrondruckwaage 33, deren Schieber 45 durch den Lastdruck LS und die Kraft der Regelfeder 37 soweit in der Fig. nach links verschoben ist, dass eine Steuerkante 47 beginnt, die Versorgungsleitung 41 mit dem Synchronkanal 35 zu verbinden, während die Verbindung zum Tank 39 unterbunden ist. Wenn der Druck Ppu ansteigt, bis der gewünschte Differenzdruck erreicht ist und der Schieber 45 nach rechts zurückgestellt wird, wird der Synchronkanal 35 wieder nach Tank 39 entlastet.
Sofern im vorliegenden Text von Blenden, wie Zumessblenden gesprochen wird, gelten die dahingehenden Ausführungen auch für Drosseln, wie Zumessdrosseln. Ebenso geltend die dahingehenden Ausführungen für eingesetzte Düsen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems mit mindestens einer Versorgungseinrichtung, insbesondere Hydropumpe (39), die verschie- dene hydraulische Verbraucher versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Synchroneinrichtung (33, 35) sichergestellt wird, dass bei einer Unterversorgung mindestens eines hydraulischen Verbrauchers das Volumenstromdefizit für diesen Verbraucher derart ausgeglichen wird, dass alle Verbraucher das Defizit gleichermaßen kompen- sieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Pumpenförderstrom jedem Verbraucher über eine zugeordnete, einstellbare Zumessblende (17) ein von deren Öffnungsgröße abhängiger Volumenstrom an Druckflüssigkeit zugeführt wird, wobei an den Blenden (17) jeweils eine mit deren Öffnungsgröße und dem Pumpenförderstrom in Bezug stehende Druckdifferenz erzeugt wird, und dass bei einem Absinken der Druckdifferenz an zumindest einer Zumessblende (17) unter einen Sollwert ein Korrektursignal (Xsyn) erzeugt wird, von dessen Signalwert abhängig die Öffnungsgröße aller Zumessblenden
(17) synchron verringert wird, und dass das Korrektursignal so lange aufrecht erhalten wird, bis der Sollwert der Druckdifferenz wieder erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrektursignal ein Synchrondruck (Xsyn) in einem Synchronkanal (35) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchrondruck (Xsyn) über eine Synchrondruckwaage (33) erzeugt wird, die einerseits mit dem Pumpendruck (Ppu) und andererseits mit dem höchsten Lastdruck (LSTB) des Systems, zuzüglich der Kraft ihrer Regelfeder (37), beaufschlagt ist und über die bei Unterschreiten ihrer Regeldruckdifferenz eine Druckquelle (Pv) mit dem Synchronkanal (35) verbunden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steue- rung der Versorgung der Verbraucher durch Proportional-Wegeventile
(13) erfolgt, deren Steuerschieber (15) für die Veränderung der Zumessblenden (17) durch Geberdruck (X.) hydraulisch ansteuerbar ist, und dass der Synchrondruck (Xsyn) zu der nicht mit dem Geberdruck (X .) angesteuerten Stirnseite der Steuerschieber (15) zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz an den Zumessblenden (17) der Wegeventile (13) durch eine zugeordnete Individualdruckwaage (19) und der Systemdruck durch eine Systemdruckwaage (5) geregelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck der Synchrondruckwaage (33) auf einem etwas geringeren Wert eingestellt wird als der Differenzdruck der Systemdruckwaage (5).
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz der Synchrondruckwaage (33) auf die Druckdifferenz der Indivdualdruckwaagen (19) oder höher eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil- und Pumpensystem so dimensioniert wird, dass bei maximal möglicher Volumenstrom-Anforderung der maximale Synchrondruck (Xsyn) die Vorspannkraft der Zentrierfedern der Steuerschie- ber (15) nicht übersteigt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Korrektursignales (Xsyn) zu bevorzugten Verbrauchern unterbunden wird.
1 1. Hydrauliksystem, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betreibbar ist und das aufweist:
a) mindestens eine Versorgungseinrichtung, insbesondere Hydropum- pe (3, 9), die verschiedene hydraulische Verbraucher versorgt; b) je eine jedem Verbraucher zugeordnete, einstellbare Zumessblende (17), um einen von deren Öffnungsgröße abhängigen Volumenstrom an Druckflüssigkeit zuzuführen, und c) eine Synchroneinrichtung (33, 35), um bei einem Absinken der Druckdifferenz an zumindest einer Zumessblende (17) unter einen
Sollwert ein Korrektursignal (Xsyn) zu erzeugen, von dessen Signalwert abhängig die Öffnungsgröße aller Zumessblenden (17) synchron verringerbar ist.
12. Hydrauliksystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Synchrondruck (Xsyn) als Korrektursignal erzeugende Synchrondruckwaage (33) vorgesehen ist, die einerseits mit dem Pumpendruck (PPu) und andererseits mit dem höchsten Lastdruck (LSTB) des Systems, zuzüglich der Kraft ihrer Regelfeder (37), beaufschlagt ist.
13. Hydrauliksystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung der Versorgung der Verbraucher Proportional- Wegeventile (13) vorgesehen sind, deren Steuerschieber (15) für die Veränderung der Zumessblenden (17) durch Geberdruck (X .) hydraulisch ansteuerbar ist, und dass der Synchrondruck (Xsyn) über einen Synchronkanal (35) parallel mit jeder Stirnseite der Steuerschieber (15) aller Wegeventile (13) verbindbar ist.
14. Hydrauliksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Wegeventil (13) Wechselventile (43) oder eine hydraulische Logikschaltung (Fig. 6) zugeordnet sind, über die den jeweiligen Stirnseiten der Steuerschieber (15) ein Geberdruck (X .) oder ein Synchrondruck (Xsyn) zuführbar ist.
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