DE3407827C2

DE3407827C2 - Druckmittler

Info

Publication number: DE3407827C2
Application number: DE19843407827
Authority: DE
Inventors: Hermann 7916 Nersingen Hoffmeister; Ludwig 7917 Vöhringen Wagenseil
Original assignee: Hydromatik 7915 Elchingen De GmbH
Current assignee: Hydromatik 7915 Elchingen De GmbH
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-03-28
Also published as: DE3407827A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmittler zum Bereitstellen eines gemittelten Arbeitsdruckes aus den Betriebsdrücken von mindestens zwei Druckmittelquellen, wobei zum Mitteln der Betriebsdrücke ein Stufenkolben vorgesehen ist, dessen Anzahl von gleichsinnigen und gleich großen Stufenflächen der Anzahl der zu mittelnden Betriebsdrücke entspricht, dessen gegensinnige Arbeitsfläche gleich der Summe der Stufenflächen ist und der in einem entsprechend abgestuften und mit Zuleitungen für die Betriebsdrücke versehenen Gehäuse verschiebbar geführt ist, und bezweckt, den Druckmittler so auszugestalten, daß er kein zusätzliches Druckbegrenzungsventil für seine Funktion innerhalb einer hydraulischen Anlage benötigt. Dies wird dadurch erreicht, daß im Gehäuse jeweils einer Steuerkante der jeweiligen Stufenflächen zugeordnete Ringnuten vorgesehen sind und daß von den Ringnuten wegführende Ableitungen vorgesehen sind, die mit einer gemeinsamen Leitung für den gemittelten Druck verbunden sind, die ihrerseits mit der Arbeitsfläche in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmittler der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art.

Ein Druckmittler dieser Bauart ist in DE-OS 06 573 beschrieben und dargestellt. Der bekannte Druckmittler weist ein Gehäuse auf, in dem ein zweistufiger Stufenkolben geführt ist. Der Stufenkolben teilt das Gehäuse in drei Arbeitsräume auf, von denen die den Stufenflächen zugeordneten Arbeitsräume jeweils vom Arbeitsdruck einer hydraulischen Pumpe beaufschlagt sind, während der Druck, der sich in dem Arbeitsraum einstellt, der der Summenarbeitsfläche zugeordnet ist, zur Druckregelung bzw. -steuerung herangezogen wird.

Da die gleichsinnigen Stufenflächen gleich groß sind und die gegensinnige Arbeitsfläche (Summenarbeitsfläche) gleich der Summe der Stufenflächen ist, ergibt sich im Betrieb des Druckmittlers im der Summenar-Beim bekannten Druckmittler ist der der Summenarbeitsfläche zugeordnete Arbeitsraum zum Zweck der Druckeinstellung im hydraulischen System durcfi eine hydraulische Leitung mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden. Hierin ist ein wesentlicher Nachteil zu sehen, weil der bekannte Druckmittler nur mittelbar wirkt und deshalb ein besonderes Druckbegrenzungsventil vorzusehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittler der eingangs bezeichneten Bauart so auszugestalten, daß er kein zusätzliches Druckbegrenzungsventil für seine Funktion innerhalb einer hydraulischen Anlage benötigt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den in Ansprach 1 gekennzeichneten Druckmittler gelöst.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist im Vergleich mi! dem Stand der Technik darin zu sehen, daß eine im Druckmittler gedrosselte hydraulische Verbindung zwischen den Arbeitskreisen der Pumpen und der den gemittelten Druck enthaltenden Leitung besteht. Infolgedessen bedarf -;s keines zusätzlichen Druckbegrenzungsventils, sondern die den mittleren Druck enthaltende Leitung kann unmittelbar an das hydraulische System angeschlossen werden.

Gemäß den Weiterbildungen nach den Ansprüchen 2 und 3 ist zur Verhinderung von Leistungsverlusten bei unterschiedlichen Betriebsdrücken ein Überfließen des Druckmittels aus einem Kreislauf in den anderen verhindert, wodurch eine sichere und verlustfreie Funktion des Druckmittlers sichergestellt ist. Es können also die Betriebsdrücke mehrerer Druckmittelquellen in genauester und sicherster Weise gemittelt werden. So können beispielsweise die Betriebsdruck mehrerer hydraulischer Pumpen, bereits gemittelt, in nur einer Zuleitung an ein weiteres Element geleitet werden, welches bislang über mehrere Zuleitungen die unterschiedlichen Drücke erhielt und von seinem Aufbau her zusätzlich eine Mittlung der Drücke durchführen mußte.

Gemäß Anspruch 2 wird der vorgenannte Zweck dadurch erreicht, daß in jeder Ableitung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Gemäß Anspruch 3 ist ein Rückschlagventil in die Drossel integriert. Bei dieser Lösung ist die Steuerkante wenigstens einer der Stufenflächen an einem Ringkolben ausgebildet, der zwischen dem Stufenkolben und dem Gehäuse mit axialem Bewegungsspiel zwischen zwei Anschlägen am Stufenkolben gelagert ist. Aufgrund der Verschiebbarkeit des Ringkolbens und des Stufenkolbens gegeneinander kommt je nach Druckanfall wechselseitig an den Steuerkanten eine Überdeckung zustande, die den Rückfluß der Druckflüssigkeit von der Mitteldruckseite zur Niederdruckseite sperrt.
Es empfiehlt sich im Sinne einer einfachen Ausgestaltung und zur Erzielung einer geringen Flächenpressung auf den Anschlagflächen, die Anschläge durch Ringschultern zu bilden.

Der erfindungsgemäße Druckmittler weist den großen Vorteil auf, daß er zur Vereinfachung komplexer hydraulischer Bauelemente beiträgt. Außerdem ist der Vorteil gegeben, daß ein Bauteil, welches für die Funktion lediglich mit einem Betriebsdruck ausgelegt ist, nunmehr mit den Betriebsdrücken von mehreren

Druckquellen gespeist werden kann, da durch den Drackmittler der Arbeitsdruck nur durch eine Zuleitung zugeführt wird. So kann beispielsweise ein Regler, welcher bislang nur zur Regelung einer einzigen Förderpumpe verwendbar war, durch Zwischenschalten des erfindungsgemäßen Druckmittlers zur Regelung von gleichzeitig zwei und mehr Förderpumpen verwendet werden.

Die Erfindung ermöglicht es, den bekannten Druckmittler, der einen komplexen Aufbau aufweist und ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil für seine Funktion benötigt, praktisch aufbaumäßig zu einem einfachwirkenden Zylinder zu vereinfachen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der schematischen Zeichnung \s näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Druckmittler im-Schnitt als erstes Ausfuhrungsbeispiel ;

Fi g. 2 einen Druckmittler im Schnitt als zweites Ausfuhrungsbeispiel;

Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel in einer anderen Funktionsstellung.

Der insgesamt mit 1 bezeichnete Druckmittler weist einen Stufenkolben 2 auf, dessen zwei gleichsinnige Stufenflächen 3 und 4 gleich groß sind. Die zu den Stufenflächen 3 und 4 gegensinnig angeordnete Arbeitsfläche 5 weist eine Oberfläche auf, die gleich der Summe der beiden Stufenflächen 3 und 4 ist. Der Stufenkolben 2 ist in einem Gehäuse angeordnet, von welchem nur die inneren Arbeitsräume dargestellt sind. So weist das Gehäuse einen ersten Arbeitsraum 6 auf, in welchen eine Zuleitung 7 mit einem ersten Betriebsdruck /?, einmündet. Des weiteren ist ein zweiter Arbeitsraum 8 vorgesehen, an welchen eine Zuleitung 9 mit dem zweiten Betriebsdruck p₂ angeschlossen ist. Jedem der beiden Arbeitsräume 6 und 8 bzw. den Steuerkanten 10 und 11 der Stufenflächen 3 und 4 ist eine Ringnut 12 bzw. 13 zugeordnet. Die Steuerkanten 10 und 11 wirken dabei jeweils mit einer Kante der Ringnuten 12 bzw. 13 zusammen. Aus den Ringnuten 12 und 13 führen je eine Ableitung 14 bzw. 15 weg. In jeder der Ableitungen 14 und 15 ist je ein Rückschlagventil 16 bzw. 17 angeordnet. Beide Ableitungen 14 und 15 sind mit einer Leitung 18 vereinigt, von welcher wiederum eine Abzweigung 19 zu der Arbeitsfläche 5 führt.

Die Steuerkanten 10, 11 bilden ;eweils mit einer Kante der zugehörigen Ringnut 12 bzw. 13 Drosseln die mit 21 und 22 bezeichnet sind. Das Gehäuse ist mit 23 bezeichnet.

Der erfindungsgemäße Druckmittler arbeitet folgendermaßen:

Werden die Betriebsdrücke />, und p₂ z. B. von zwei Förderpumpen über die Zuleitungen 7 und 9 dem Druckmittler 1 zugeleitet, so wirken diese Drücke auf die Stufenflächen 3 bzw. 4 des Stufenkolben 2 ein. Sie werden den Stufenkolben nach rechts auf Anschlag verschieben, so daß die Steuerkanten 10 bzw. 11 der Ringnuten 12 bzw. 13 ganz freigegeben sind. Damit kann das Druckmittel in die Ableitungen 14 bzw. 15 eindringen und über die Rückschlagventile 16 und 17 in die Leitung 18 gelangen.

Sind die beiden Betriebsdrücke gleich groß, also Pi ⁼ Pit ^{so w}'^rd 'ⁿ der Leitung 18 der Druck/?] = P₂ über die Abzweigung 19 sich an der Arbeitsfläche 5 aufbauen. Hierdurch wird auf den Kolben von beiden Seiten mit gleichen Kräften eingewirkt. Die rechte Anschlagposition des Kolbens ist folglich bei Identität der Betriebsdrücke die Gleicitgewichtsstellung, da der gemittelte Druck gleichzeitig identisch ist mit den jeweiligen Betriebsdrücken.

Tritt jedoch der Fall auf, daß einer der beiden Betriebsdrücke höher ist, wird sich die Gleichgewichtsstellung des Stufenkolbens 2 verändern. Ist beispielsweise der Druck p₂ größer als der Druck p_f, dann wird, nachdem der Stufenkolben 2 in seine rechte Anschlagstellung geschoben wurde, das Druckmittel mit dem höheren Druck p₂, nachdem es durch die Ableitung 15 hindurchfließt, sowohl in die Leitung 18 als auch in die druckniedrigere Ableitung 14 fließen. Hierdurch wird das Rückschlagventil 16 geschlossen und der Druck P₂ an der Arbeitsfläche 5 anstehen. Da nunmehr der höhere Druck p₂ auf der Summenfläche ansteht, wird die auf dieser Seite erzeugte, nach links wirkende Schubkraft größer als die von den Drücken p_x und p₂ an den kleinen Stufenflächen verursachte Rechts-Schubkraft. Der Stufenkolben 2 wird folglich nach links verschoben, bis die Steuerkante 11 der Stufenfläche 4 den Flüssigkeitsstrom mit dem Druck p₂ soweit drosselt, bis das Kräftegleichgewicht wieder ht^estellt ist. Dies Gleichgewicht ist dann erreicht, wenn die Betriebsdrücke gemittelt sind, also wenn

Der Stufenkolben 2 wird folglich je nach Differenz zwischen den beiden Betriebsdrücken p_x und p₂ den Flüssigkeitsstrom mehr oder weniger drosseln oder auch ganz freigeben. Er wird jedoch immer eine Gleichgewichtsstellung einnehmen können, so daß auch der in Leitung 18 erhaltene Arbeitsdruck stets der aus den Betriebsdrücken pi und p₂ genau gemittelte Druck p_m sein wird.

Wie bereits vorerwähnt, kann der Druckmittler in gleicher Weise wie dies anhand der Zeichnung für zwei Betriebsdrücke beschrieben wurde, auch für die Betriebsdrücke von mehr als zwei Druckmittelquelleifausgelegt werden. Unabhängig davon, wieviele Zuleitungen bzw. Ableitungen und damit in Zusammenhang, wieviele Stufen der Stufenkolben aufweist, wird jeweils das arithmetische Mittel aller zugeführten und auf den gleichsinnigen Stufenflächen anstehenden Betriebsdrücke, also der Arbeitsdruck

„ _ Pi +Pi + - ■ -+Pn

erhalten werden.

Immer wird der Stufenkolben 2 in seine Gleichgewichtsstellung geschoben, so daß die mehreren Betriebsdrücke auf den mehreren gleich großen Flächen und üoer die Steuerkanten und Rückschlagventile auf der Summen- bzw. Arbeitsfläche im Gleichgewicht anstehen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2, bei dem gleiche Teile mit gleichen Positionszahlen versehen sind, ist auch ein allgemein mit 25 bezeichnetes Rückschlagventil vorgesehen. Das Rückschlagventil 25 ist in den Stufenkolben 2 bzw. in die Drossel 21 integriert. Es besteht aus einen den Stufenkolben 2 koaxial umgebenden Ringkolben 26, der abdichtend zwischen dem Stufenkolben 2 und dem hier mit 27 bezeichneten Gehäuse gelagert uni axial zwischen zwei Anschlägen 28, 29 am Stufenkolben 2 verschiebbar ist. Die Anschläge 28, 29 sind durch Ringschultern des Stufenkolbens 2 gebildet. Das noch zu erklärende Bewegüngs-

spiel ist mit s bezeichnet. Die der Drossel 22 zugewandte Stirnfläche des Ringkolbens 26 bildet die Slufenfiüche 4 und die Steuerkante 11.

Die in Fig. 2 dargestellte Position des Stufenkolben 2 und des Ringkolbens 26 stellt sich im Betrieb des Drucktnittlers ein, wenn der Betriebsdruck /», in der Zuleitung 7 grüßer ist als der Betriebsdruck p₂ in der Zuleitung 9. In diesem Falle steht an der der Arbeitsfläche 5 zugewandten Stirnfläche 31 des Ringkolbens 26 ein größerer Druck an, als an der der Drossel 22 zugewandten Stirnfläche des Ringkolbens 26, nämlich der Stufenfläche 4 (p„, >p₂). Infolgedessen wird der Ringkolben 26 in Richtung auf die Drossel 22 (Pfeil 32) beaufschlagt und er nimmt Anlage am linken Anschlag 28. In dieser Anschlagstellung ist die Drossel 22 geschlossen, wäh- i> rend die Drossel 21 regelt. Deshalb kann der Druck p„, nicht in die Zuleitung 9 gelangen und er steht an der Arbeitsfläche 5 des Stufenkolbens 2 an.

D;c in Fig. 3 dargestellte Position des Stufcnkolbcns 2 und des Ringkolbens 26 stellt sich dann ein, wenn der Druck p₂ in der Zuleitung 9 größer ist als der Druck/), in der Zuleitung 7. Der Ringkolben 26 wird deshalb in Richtung des Pfeiles 33 beaufschlagt, so daß er Anlage am Anschlag 29 nimmt, weil p₂ größer ist als p,„. In dieser Funktionsstellung regelt die Drossel 22 (Steuerkante 11) während die Drossel 21 geschlossen ist, weil der Stufenkolben 2 im Vergleich zur Position in der Funktionsstellung gemäß Fig. 2 um das Bewegungsspiel s zur Drossel 21 hin verschoben worden ist, wobei er diese schließt, was in der Zeichnung deutlich zu erkennen ist.

Das Bewegungsspiel .ϊ ist so groß bemessen, daß die Steuerkante 11 im Vergleich zur Steuerkante 11 des ersten Ausführungsbeispiels in beide Axialrichtungen so weit verstellt werden kann, daß sie in der Regelungsposition der Drossel 21 die Drossel 22 zu schließen ver- mag (Fig. 2) und in ihrer eigenen Regelungsposition (Fig. 3) der Stufenkolben 2 die Drossel 21 zu schließen vermag. Die Verschiebbarkeit des Ringkolbens 26 und somit der Steuerkante 11 bzw. die Verschiebbarkeit des Ringkolbens 26 und des Stufenko'lbens 2 gegeneinander verändert abhängig vom jeweiligen Druckverhältnis pjp\ bzw. pjpi den Abstand α, bzw. e₂ der beiden Steuerkanten 10, 11. Der sich in der Funktionsstellung gemäß Fig. 3 einstellende Abstand a_; ist um das Bewegungsspiel s größer als der sich in der Funktionsstellung gemäß Fig. 2 einstellende Abstand β,. Die dadurch wechselweise an den Steuerkanten 10, 11 entstehende Überdeckung sperrt den Rückfluß der Druckflüssigkeit von der Mitteldruckseite (Leitung 18) zur Niederdruckseite (Zuleitung 7 bzw. 9).

Wenn der Druck/, und der Druck p₂ gleich groß sind, betätigt sich der Ringkolben 26 als Druckwaage, wobei er auf beiden Seiten (Stufenfläche 4, Stirnfläche 31) mit gleichen Drücken beaufschlagt wird (/j, = p₂ = p_m). Der Ringkolben 26 nimmt eine Position zwischen den Anschlagen 28, 29 ein, die sich automatisch regelt, wobei die Drosselquerschnitte der Drosseln 21, 22 sich einander anpassen.

Wenn bei einem mehr als zwei Stufen aufweisenden Stufenkolben 2 mehrere Ringkolben 26 vorhanden sind, bedarf es jeweils einer nicht dargestellten Verbindungsleitung zwischen der Leitung 18 und dem Gehäuse 27, um die der zugehörigen Drossel abgewandte Stirnfläche 31 des Ringkolbens 26 mit dem gemittelten Druck zu beaufschlagen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 und 3 bedarf es einer solchen Leitung nicht, weil sich die Stirnfläche 31 am Ende des Stufenkolbens 2 befindet und somit automatisch mit dem gemittelten Druck beaufschlugt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittler zum Bereitstellen eines gemittelten Arbeitsdruckes aus den Betriebsdrücken von mindestens zwei Druckmittelquellen, insbesondere hydraulische Pumpen, wobei zum Mitteln der Betriebsdrücke ein Stufenkolben vorgesehen ist, dessen Anzahl von gleichsinnigen und gleich großen Stufenflächen der Anzahl der zu mittelnden Betriebsdrücke entspricht, dessen gegensinnige Arbeitsfläche gleich der Summe der Stufenflächen ist und der in einem entsprechend abgestuften und mit Zuleitungen für die Betriebsdrücke versehenen Gehäuse verschiebbar geführt ist,dadurchgekennzeichnet, daß im Gehäuse (23, 27) jeweils einer Steuerkante (10,11) der jeweiligen Stufenflächen (3, 4) zugeordnete Ringnuten (12,13) vorgesehen sind und daß von den Ringnuten (12, 13) wegführeu-de Ableitungen 'J4,15) vorgesehen sind, die mit einer gemeinsamen Leitung (18) für den gemittelten Druck verbunden sind, die ihrerseits mit der Arbeitsfläche (S) in Verbindung steht.

2. Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Leistungsverlusten bei unterschiedlichen Betriebsdrücken in jeder Ableitung (14, 15) ein Rückschlagventil (16, 17) angeordnet ist.

3. Druckmittler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stufenflächen (4) und die zugehörige Steuerkante (11) an einem Ringkolben (26) ausgebildet ist, der zwischen dem Stufenkolben (2) und dein Gehäuse (27) mit axialem Bewegungsspiel (y) tischen zwei Anschlägen (27, 28) am Stufenkolben (2, verschiebbar gelagert ist, wobei das Bewegungsspiel (s) eine Verschiebung des Ringkolbens (26) aus einer durch eine durch die zugehörige Ringnut (13) gebildete Drossel (22). vorgegebene Normalstellung in beide axiale Richtungen (Pfeil 32,33) ermöglicht und wobei die der Drossel (22) abgewandte Stirnfläche (31) des Ringkolbens (26) mit dem gemittelten Druck beaufschlagbar ist.

4. Druckmittler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (28, 29) durch Ringschultern des Stufenkolbens (2) gebildet sind.

beitsfläche zugeordneten Arbeitsraum ein mittlerer Druck Pn, für den die folgende Abhängigkeit besteht: