DE3412728C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung einer Last einer Kraftmaschine und/oder einer von dieser angetriebenen, insbesondere als Hochdruckpumpe ausgebildeten Arbeitsmaschine, die über eine Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert sind, mit Hilfe des Schmiermitteldruckes der Zwangsschmierung, bei dem die Lastabgabe der Kraftmaschine durch die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine mittels einer die Leistungsaufnahme bestimmenden Kupplung erfolgt, die mit einer Hydrauliksteuerung versehen ist und durch diese zum Erreichen eines dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustandes der Kraftmaschine ausgerückt wird, wenn der Schmiermitteldruck einen voreingestellten unteren Schwellwert unterschreitet, wobei als Hydraulikflüssigkeit ein abgezweigter Teil des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmiermittels benutzt wird, mit dem über die Hydrauliksteuerung die Kupplung betätigt wird, nach Hauptpatent 32 36 957.

Aus der DE-OS 21 43 339 ist eine Vorrichtung (und somit indirekt auch ein Verfahren) zur Lastbegrenzung einer Kraftmaschine bekannt, die mittels einer Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert ist, mit Hilfe des Schmiermitteldrucks der Zwangschmierung. Die dort beschriebene Vorrichtung, die mit einer Verbrennungs-Kraftmaschine zusammen arbeitet, fühlt im Betrieb den Schmiermitteldruck mittels eines Druckfühlers ab und verringert mit Hilfe eines vom abgefühlten Schmiermitteldruck gesteuerten Treibstoffventils mit fallendem Schmiermitteldruck die Treibstoffzufuhr für eine Verbrennungs-Kraftmaschine so, daß eine Gefahr des Festfressens z. B. der Lager von Arbeits- und/oder Kraftmaschine infolge der mit der Treibstoffzufuhr-Verringerung verbundenen Drehzahl- und damit Lastminderung nicht mehr gegeben ist. Dabei wird die Aufgabe, die Kraftmaschine gegen Schmiermittelmangel zu sichern, mit einem Eingriff in die Treibstoffzufuhr der Kraftmaschine gelöst. Dieses Vorgehen setzt jedoch immer eine Verbrennungskraftmaschine voraus, was nicht in jedem Fall gegeben ist.

Nach der der Hauptanmeldung zugrundeliegenden Aufgabe soll mit Hilfe des dort vorgeschlagenen Verfahrens die Arbeitsmaschine nur dann Last abgeben, wenn das für die Schmierung notwendige Schmiermittel zur Verfügung steht. Diese Aufgabenstellung soll nach der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckpumpe schützen, von der eine Flüssigkeit durch einen verstellbaren Spalt, z. B. den eines Homogenisators gepreßt wird, wobei die Hochdruckpumpe die Arbeitsmaschine nach dem Hauptpatent ist; darüber hinaus soll eine Vorrichtung angegeben werden, mit deren Hilfe die Aufgabenlösung in einfacher Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die als Hochdruckpumpe ausgebildete Arbeitsmaschine Flüssigkeit durch einen Spalt fördert, dessen die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine bestimmende Weite sich entsprechend dem Vordruck der geförderten Flüssigkeit und dem im Gleichgewicht stehenden Druck der vom Schmiermittel der Arbeitsmaschine abgezweigten Hydraulikflüssigkeit einstellt. Durch diese Maßnahmen wird die von der Arbeitsmaschine aufgenommene Leistung durch den Schmiermitteldruck bestimmt, da von dem umlaufenden Schmiermittel die die Spaltweite bestimmende Hydraulikflüssigkeit abgezweigt wird. Bei diesem Vorgehen liegt das die Lastaufnahme bestimmende Glied auf der Ausgangsseite. Bei Ausfall oder einer Verringerung des Schmiermittelangebots fällt der Hydraulikdruck mit dem Schmiermitteldruck ab, wobei der Schmiermitteldruck bei Schmiermittelmangel erst dann entscheidend abnimmt, wenn der Schmiermittelvorrat unter eine kritische Grenze absinkt, wobei der Schmiermitteldruck als Hydraulikdruck direkt auf das die Leistungsaufnahnme der Arbeitsmaschine bestimmende Glied - hier der Spalt - einwirkt. Dabei ist zu beachten, daß der Schmiermitteldruck, solange hinreichend Schmiermittel vorhanden und eine vorgegebene Füllhöhe überschritten ist, im wesentlichen konstant ist, so daß im Normalbetrieb mit konstanter Spaltweite zu rechnen ist. Erst wenn Schmiermittelmangel einsetzt, und der Schmiermittelstand unter die vorgegebene Grenze abgesunken ist, kommt es zur Absenkung des Schmiermitteldruckes und zu der damit verbundenen Vergrößerung der Spaltweite, die die Verringerung der von der Arbeitsmaschine aufgenommenen Leistung bis hin zum Leerlauf nach sich zieht. Bei Wiedereinsetzen der Schmierung stellt sich die ursprüngliche Spaltweite wieder ein, das Verfahren kann ungestört fortgesetzt werden. Bei der Anordnung zeigt sich noch ein weiterer überraschender Vorteil: Setzt sich z. B. durch Ablagerungen der Spalt zu, steigt der Vordruck der geförderten Flüssigkeit an und die Spaltweite vergrößert sich automatisch. Dadurch werden unerwünschte Ablagerungen im Bereich des Spaltes beseitigt, das Verfahren läßt eine selbstreinigende Ausbildung des Spaltes zu. Schließlich ist festzustellen, daß eine Änderung der Spaltenweite durch strömungsbedingten Verschleiß der den Spalt begrenzenden Wände nicht eintreten kann, da die Spaltweite allein vom Gleichgewicht von Vordruck der geförderten Flüssigkeit und Druck der Hydraulikflüssigkeit bestimmt sind.

Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der Druck einer der beiden Flüssigkeiten, vorzugsweise der Druck der Hydraulikflüssigkeit auf einen, einer gewünschten Spaltweite entsprechenden Wert eingestellt wird. Die Einstellung des Drucks ist mit üblichen Mitteln erreichbar, wobei der Hydraulikdruck beispielsweise durch eine Überströmleitung einstellbar gemacht werden kann. Somit lassen sich unabhängig von Vordruck und erzeugtem Hydraulikdruck Spaltweiten erreichen, die entsprechend den gewünschten Umständen variiert werden. Bei der Anwendung des Verfahrens im Bereich der Homogenisatortechnik können so unterschiedliche Homogenisierungsergebnisse erreicht werden.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist nach Anspruch 3 dadurch gegeben, daß das die Last der Arbeitsmaschine bestimmende Glied als deren Austrittsventil ausgebildet ist, wobei zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilsitz ein veränderbarer Spalt besteht, dessen Weite durch den verstellbaren, von der von dem Schmiermittelumlauf abgezweigten Hydraulikflüssigkeit beeinflußten Kolben veränderbar ist. Bei dieser Anordnung wirkt der Vordruck des Kolbens auf die dem Spalt zugewandte Fläche des hydraulisch verstellbaren Kolbens, während die andere Seite dem Druck der Hydraulikflüssigkeit ausgesetzt ist. Ein derartiger Kolben wirkt als Differenzdruckkolben und stellt sich immer so ein, daß die druckbedingten Kräfte beider Seiten miteinander im Gleichgewicht stehen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen zeigen die Unteransprüche 4 bis 6.

Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß das Austrittsventil mit hydraulisch verstellbarem Kolben ein Homogenisatorkopf ist, dessen Gegenplatte den hydraulisch verstellbaren Kolben bildet. Mit diesem als Homogenisatorkopf ausgebildeten Ventil kann eine Überlastung der Hochdruckpumpe bei Schmiermittel oder Schmiermittelausfall nicht eintreten, da dabei die Spaltweite automatisch vergrößert und die Lastaufnahme der Hochdruckpumpe verringert wird. Ein ordnungsgemäßes Wirken des Homogenisatorkopfes erfordert eine konstante Spaltweite. Diese Spaltweite wird unabhängig von strömungsbedingten Materialabtragungen allein durch das Gleichgewicht der druckbedingten Kräfte bewirkt. Die Spaltweite kann dabei durch entsprechende Wahl des Hydraulikdruckes eingestellt werden. Verengt sich der Homogenisatorspalt etwa durch Ablagerungen, weicht die Gegenplatte im Sinne einer Spaltweiten- Vergrößerung aus und die abgelagerten Verunreinigungen können ausgetragen werden. Der so gebildete Spalt wirkt quasi - selbstreinigend.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gegeben, daß die Druckerhöhungspumpe für die abgezweigte Hydraulikflüssigkeit und dem Austrittsventil auf eine mit dem Ölsumpf verbundene Rückführungsleitung arbeitet, in die ein einstellbares Überströmventil zur Druckeinstellung eingeschaltet ist. Dadurch kann der Hydraulikdruck begrenzt und die diesen Hydraulikdruck zugeordnete Spaltweite am Ventil erhalten werden, auch wenn der Ausgangsdruck der Druckerhöhungspumpe oberhalb der eingestellten Weite schwankt. Im Zusammenwirken mit dem Vordruck der von der Hochdruckpumpe geförderten Flüssigkeit läßt sich damit die Spaltweite auf eine gewünschte Weite einstellen.

Das Wesen der Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 beispielhaft erläutert:
Die Figur zeigt schematisch das Flußdiagramm der Anordnung. Die Hochdruckpumpe 2 wird über die Welle 1.1 vom Motor 1 angetrieben. Die Schmierung der Welle erfolgt aus ihrem Ölsumpf 2.1 über eine Druckerhöhungspumpe 3, wobei das Schmiermittel über die Leitung 5.1 der Ölpumpe 3 zugeführt und über die Leitung 5.2 von der Ölpumpe 3 zu den Schmierstellen gefördert wird. Die Ölpumpe 3 wird von der gleichen Welle angetrieben wie die Hochdruckpumpe 2. Ein Überströmventil 9 mit einstellbarem Vordruck entläßt Öl bei zu hohem Druckanstieg über die Leitung 11 zurück in den Ölsumpf. Mit der Leitung 5.2 steht die Leitung 5.3 in Verbindung, über die ein Teil des von der Ölpumpe 3 geförderten Schmiermittels abgezweigt und zur Druckerhöhungspumpe 4 geleitet wird. Dort erfährt das abgezweigte Schmiermittel eine weitere Druckerhöhung und wird über die Leitung 6 dem Homogenisatorkopf, einem Spaltkopf 7 mit Differenzdruckkolben 8 zugeführt. Das zu homogenisierende Medium wird bei A von der Hochdruckpumpe 2 angesaugt, über die Leitung 7.1 zum Homogenisatorkopf gepreßt und verläßt den Homogenisator bei B. Dabei durchfließt es den Homogenisatorspalt, dessen Weite durch die Lage des Differenzdruckkolbens 8 bestimmt ist. Der Differenzdruckkolben 8 wird auf der einen Seite mit dem Druck der über die Leitung 7.1 von der Hochdruckpumpe 2 geförderten zu homogenisierenden Flüssigkeit beaufschlagt und von der anderen Seite mit dem Druck des von der Druckerhöhungspumpe 4 geförderten, als Hydraulikflüssigkeit wirkenden, von der Leitung 5.2 abgezweigten Schmiermittel. Ein Überstömventil 10 am Ausgang der Druckerhöhungspumpe 4 für den Hydraulikdruck läßt bei Überschreiten eines veränderlich vorwählbaren Druckes überschüssiges Schmiermittel über die Leitung 11 zurück zum Ölsumpf 2.1 strömen. Mit Hilfe der Einstellung des Vordruckes am Überströmventil 10 wird der auf den Differenzdruckkolben 8 wirkende Hydraulikdruck vorgegebenen und somit auch die Einstellung der von der Lage des Differenzdruckkolbens 8 im Homogenisatorkopf 7 abhängigen Spaltweite. Es versteht sich von selbst, daß die Anordnung der Hochdruckpumpe 2 und der beiden Schmiermitteldruckerhöhungspumpen 3 und 4 nicht notwendigerweiser auf der gleichen, die Hochdruckpumpe 2 antreibenden Welle 1.1 sein muß, vielmehr sind auch eigene und unabhängige Antriebe denkbar.

Claims (6)

1. Verfahren zur Begrenzung einer Last einer Kraftmaschine und/oder einer von dieser angetriebenen, insbesondere als Hochdruckpumpe ausgebildeten Arbeitsmaschine, die über eine Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert sind, mit Hilfe des Schmiermitteldruckes der Zwangsschmierung, bei dem die Lastabgabe der Kraftmaschine durch die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine mittels einer die Leistungsaufnahme bestimmenden Kupplung erfolgt, die mit einer Hydrauliksteuerung versehen ist und durch diese zum Erreichen eines dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustandes der Kraftmaschine ausgedrückt wird, wenn der Schmiermitteldruck einen voreingestellten unteren Schwellwert unterschreitet, wobei als Hydraulikflüssigkeit ein abgezweigter Teil des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmiermittels benutzt wird, mit dem über die Hydrauliksteuerung die Kupplung betätigt wird, nach Hauptpatent 32 36 957, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hochdruckpumpe (2) ausgebildete Arbeitsmaschine Flüssigkeit durch einen Spalt fördert, dessen die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine bestimmende Weite sich entsprechend dem Vordruck der geförderten Flüssigkeit und dem damit im Gleichgewicht stehenden Druck der vom Schmiermittel der Arbeitsmaschine abgezweigten Hydraulikflüssigkeit einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck einer der beiden Flüssigkeiten, vorzugsweise der der Hydraulikflüssigkeit auf einen einer gewünschten Spaltweite entsprechenden Werte eingestellt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Last der Arbeitsmaschine bestimmende Glied als deren Austrittsventil (7) ausgebildet ist, wobei zwischen einem Ventilkolben (8) und einem Ventilsitz ein veränderbarer Spalt besteht, dessen Weite durch den verstellbaren, von der von dem Schmiermittelumlauf abgezweigten Hydraulikflüssigkeit beeinflußten Kolben (8) veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Druckes der von dem Schmiermittelumlauf abgezweigte Hydraulikflüssigkeit eine Druckerhöhungspumpe (4) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (4) für die abgezweigte Hydraulikflüssigkeit auf eine mit dem Ölsumpf verbundene Rückführungsleitung (11) arbeitet, in die ein einstellbares Überströmventil (10) zur Druckeinstellung eingeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsventil (7) mit hydraulisch verstellbarem Kolben (8) ein Homogenisatorkopf ist, dessen Gegenplatte den hydraulisch verstellbaren Kolben (8) bildet.