DE3608469A1 - Hydraulikanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Hydraulikanlage nach der
Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten An
lagen ist es bisher noch nicht gelungen, diese mit optimaler
Energiebilanz zu betreiben, da die richtige Zuschaltung
weiterer Pumpen zur Hauptpumpe Schwierigkeiten bereitet.
Die erfindungsgemäße Hydraulikanlage mit den kennzeich
nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß bei einem Mehrpumpensystem eine optimale
Energiebilanz erreichbar ist. Die Zuschaltung weiterer
Pumpen wird bedarfsorientiert und stetig, d. h. weich
durchgeführt. Hierzu ist nur eine einzige Druckwaage zur
Regelung zweier oder mehrerer Pumpenförderströme not
wendig, mit bedarfsabhängiger Stromregelung beider Pumpen
und Neutralumlaufsteuerung derselben. Der Hauptver
braucher kann in einem load-sensing-Kreis angeordnet
sein, die Nebenverbraucher ebenfalls oder in einem open
center-System.
Besonders zweckmäßig ist es in einem Zweipumpensystem,
wenn bei kleinem Strombedarf nur die erste Pumpe För
derdruck bringt, während die zweite Pumpe bei geringem
Neutralumlaufdruck fördert. Erst bei einem Strombedarf,
der den der ersten Pumpe übersteigt, wird auch die zweite
Pumpe mit auf Druck gefahren und der Summenstrom dem be
tätigten Verbraucher zugeführt.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich
nung und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die beiden Zeichnungen zeigen jeweils eine Hydraulikanlage
in schematischer Darstellung.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind mit 10 und 11 zwei
Pumpen bezeichnet, von denen die Pumpe 10 die erste Pumpe
ist, die Pumpe 11 die zweite. Beide Pumpen saugen Druck
mittel aus einem Behälter an, die Pumpe 10 fördert es
in eine Leitung 12, die Pumpe 11 in eine Leitung 13. An
die Leitung 13 ist eine Leitung 14 angeschlossen, die in
die Leitung 12 mündet. In der Leitung 14 ist ein Rück
schlagventil 15 angeordnet, das sich in Richtung von der
Leitung 13 zur Leitung 12 zu öffnen vermag. An die Lei
tung 14 ist ein Druckbegrenzungsventil 16 angeschlossen.
Die Leitung 13 führt zu einer Druckwaage 17 mit den Schalt
stellungen I, II, III, die fließenden Übergang aufweisen.
An die eine Seite der Druckwaage führt eine von der Lei
tung 12 ausgehende Steuerleitung 19, an die entgegengesetzte
Seite eine Steuerleitung 20, die zu einer Leitung 21 führt.
Von der einen Längsseite der Druckwaage führt eine Leitung
22 zur Leitung 14, wo sie stromabwärts des Rückschlag
ventils 15 mündet, von der entgegengesetzten Seite führt
eine Leitung 23 zur Rücklaufleitung 24. Die Leitung 21
geht am Ende des Ventilblocks in die Rücklaufleitung 24
über.
Im Ventilblock befinden sich drei Wegeventile 26 bis 28,
von denen nicht weiter bezeichnete Verbraucherleitungen
zu entsprechenden Verbrauchern führen. In jeder Arbeits
stellung eines Wegeventils befindet sich eine Meßblende,
die entsprechend den Wegeventilen die Indexzahlen A und B
tragen. Von jedem Wegeventil führt eine Leitung 29 bis
31 zur Rücklaufleitung, und eine Steuerleitung 32 bis 34
zur Leitung 21; diese ist eine Signalleitung oder eine
load-sensing-Leitung. An jeder Mündungsstelle der Lei
tungen 32 bis 34 in die Leitung 21 befindet sich ein
Wechselventil 35 bis 37. Diese Ventile haben den Zweck,
den jeweils höchsten, an einem Verbraucher herrschenden
Druck in die Leitung 21 und damit an die rechte Stirn
seite der Druckwaage 17 zu signalisieren. Auf diese Seite
der Druckwaage wirkt auch eine Regelfeder 39 ein.
Die Druckwaage 17 hat den Zweck, die Pumpen 10 und 11 be
darfsorientiert zu schalten. Wenn kein Verbraucher zu
geschaltet ist (wie gezeichnet), befindet sich die Druck
waage 17 in ihrer Schaltstellung I, da in der Leitung 21
kein Druck herrscht, wohl aber in der Leitung 19, und zwar
ein Druck, der höher ist als die Kraft der Regelfeder 39.
Das von beiden Pumpen geförderte Druckmittel fließt nun
über die Leitung 23 zum Behälter 24.
Wird ein Verbraucher zugeschaltet - beispielsweise durch
Verstellen des Wegeventils 28 - so baut sich in der Lei
tung 34 entsprechend dem Regeldruckgefälle an der Meß
blende 28 A ein Druck auf, welcher über das Rückschlag
ventil 37 in die Leitung 21 übertragen wird. Hat dieses
Druckgefälle einen bestimmten Wert erreicht, was bedeutet,
daß der Druck in der Leitung 21 ansteigt und der Verbraucher
mehr Druckmittel braucht, dann wird entsprechend diesem
Druck und der Kraft der Regelfeder 39 die Druckwaage in
Richtung ihrer Schaltstellung II verstellt. Dabei fördert
die Pumpe 11 immer noch in die Rücklaufleitung. Ist der
Stromverbrauch gerade so groß, wie er dem Förderstrom
von Pumpe 10 entspricht, hat die Druckwaage die mittlere
Stellung II eingenommen, d. h. die Pumpe 11 fördert immer
noch in die Rücklaufleitung. Erst mit weiter zunehmender
Verstellung (Öffnung) der Meßblende 28 A wird auch die
Pumpe 11 zugeschaltet, da das sich verringernde Regel
druckgefälle an der Meßblende die Druckwaage 17 in Schalt
stellung III verschiebt. In der Stellung III kann kein
Druckmittel mehr in die Leitung 23 und damit in die Rück
laufleitung 24 fließen, sondern der Förderstrom beider
Pumpen fließt über die Leitung 14 bzw. 12 zum Verbraucher.
Wird beispielsweise auch noch das Wegeventil 26 zugeschal
tet und herrscht dort ein höherer Verbraucherdruck als
am anderen Verbraucher, so steigt der Druck in der Lei
tung 32 über den in der Leitung 34 an, so daß nun der
Druck aus der Leitung 32 an die rechte Stirnseite der
Druckwaage signalisiert wird. In die Zuführungsleitung
von der Leitung 12 beispielsweise zum Wegeventil 27 kann
ein Strombegrenzungsventil 40 eingesetzt sein, das den
maximalen Förderstrom zum Verbraucher begrenzt.
Auf die oben beschriebene Weise erreicht man eine be
darfsorientierte stetige Zuschaltung der zweiten Pumpe
11 zur ersten Pumpe. Es können natürlich auch noch wei
tere zusätzliche Pumpen auf diese Weise zugeschaltet wer
den. Die Druckwaage regelt auch den Druck.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind gleiche Teile
wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel wieder mit den
selben Ziffern bezeichnet. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich gegenüber dem vorherigen vor allem
dadurch, daß es sich hier um ein open center-System han
delt, d. h. die Wegeventile - sie sind nun mit 50 bis 52
bezeichnet - weisen in der gezeichneten Mittelstellung
eine durchgehende Verbindung 54 zur Rücklaufleitung 24
auf. Dafür entfällt in diesem Ausführungsbeispiel die
Leitung 21, da die Besonderheit hier das Wegeventil 50
ist, das außer der open center-Stellung I auch eine Zwi
schenstellung II aufweist, die eine Übergangsfunktion von
open center auf load sensing-Technik hat, d. h. wenn an
das Wegeventil 50 ein Verbraucher angeschlossen ist, wird
hier der Lastdruck über eine Leitung 55 an die Druckwaage
17 herangeführt. Diese Leitung entspricht also der Leitung
21 des vorherigen Ausführungsbeispiels. Die Pumpe 10 dient
hier sowohl für die Versorgung des Hauptverbraucher als
auch für den kleinen Strombedarf der Nebenverbraucher an
den Wegeventilen 51, 52. Wie im vorherigen Ausführungsbeispiel
dient die Pumpe 11 durch entsprechende Betätigung der
Druckwaage 17 wieder zur Deckung des Spitzenbedarfs des
Hauptverbrauchers, welcher am Wegeventil 50 angeschlossen
ist.
Eine Besonderheit besteht darin, daß in der Förderleitung
12 zwei verstellbare Drosseln 56, 57 angeordnet sind.
Die Drossel 57 bewirkt, daß durch den im Neutralumlauf
durch den Wegeventilblock zu den Leitungen 54 und 24
fließende Strom ein Druckabfall entsteht, der nach Über
schreiten einer Δ p-Schwelle die Druckwaage öffnet und
der Reststrom der beiden Pumpen über sie abfließt. Gleich
zeitig ist die Drossel 57 bestimmend für den zum Wege
ventil 52 fließenden Maximalstrom, wenn dieses betätigt
ist. Es ist somit auch möglich, den vollen Summenstrom
zu einem Nebenverbraucher, z. B. 52 zu bringen. Durch
die spezielle Verknüpfung der Pumpenleitung mit der
Neutralumlaufleitung 54 kann dieser Großstrom-Neben
verbraucher beliebig weit hinten im Wegeventilblock an
geordnet sein. Mit der Drossel 56 hingegen kann der zum
Wegeventil 51 fließende Maximalstrom justiert werden. Da
mit wird außer der Maximalstrombegrenzung zu den Wege
ventilen 51 und 52 erreicht, daß bei einem Ölstrombe
grenzungswert, der gleich oder kleiner dem von der Pumpe
10 ist, bei Betätigung dieser Wegeventile auch nur die
Pumpe 10 gegen Druck fördert, während die Pumpe 11 bei
Neutralumlaufdruck arbeitet.
Claims (5)
1. Hydraulikanlage mit mehreren Pumpen für die Versorgung
mehrerer Verbraucher über eine gemeinsame Druckleitung,
denen jeweils ein Wegeventil vorgeschaltet ist, wobei der
an einem Verbraucher herrschende Lastdruck ermittelt und
in eine Steuerleitung zwecks Signalverarbeitung übertra
gen wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Pumpen (10, 11)
eine einzige Druckwaage (17) zugeordnet ist, die bei ent
sprechendem Druckanstieg in der Steuerleitung (21, 55)
die andere(n) Pumpe(n) stetig der Druckleitung zuschaltet
entsprechend der Änderung des Regeldruckgefälles an einer
Meßblende (26 A bis 28 A) im Wegeventil.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Pumpen vorzugsweise einen gemeinsamen Anschluß (23)
zur Rücklaufleitung (24) haben und daß sämtliche Wegeven
tile in Neutralstellung gesperrt sind.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wegeventile (50 bis 52) in Neutralstellung einen
Durchlauf zum Behälter haben (open center System) und
daß in der Förderleitung zwei Drosseln (56, 57) ange
ordnet sind, zwischen denen eine Leitung (58) abzweigt,
die an die open center-Leitung (54) führt (Fig. 2).
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Wegeventil neben der open center-Stellung eine Zwi
schenstellung zur Umschaltung von open center auf load
sensing aufweist.
5. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerleitung (55) in Grundstellung des besonderen
Wegeventils (50) mit der Druckleitung stromabwärts von
Drossel (56) verbunden ist und bei betätigtem Wegeventil
auf den Druckabgriffspunkt nach der internen Meßblende
umschaltet.
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