-
Hydraulisches Aggregat, bestehend aus dauernd umlaufenden Verdrängungspumpen,
deren Verdrängungsvolumen nach Zweierpotenzen der kleinsten Einheit gestuft sind,
und einem hydraulischen Antrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches
Aggregat, bestehend aus dauernd umlaufenden Verdrängungspumpen, deren Verdrängungsvolumen
nach Zweierpotenzen der kleinsten Einheit gestuft sind, und einem hydraulischen
Antrieb.
-
In digitalen Regel- oder Steuerkreisen liegt die Regelabweichung bzw.
das Steuersignal zumeist in kodierter Form vor und muß bei hydraulischen Stellgliedern,
die entweder als Zylinder für hin- und hergehende Bewegung oder als Hydromotor für
drehende Bewegung ausgebildet sind, in einen entsprechenden Strom der Hydraulikflüssigkeit
umgewandelt werden.
-
Es sind bereits Kolbenpumpen mit stetig steilbarem Flüssigkeitsstrom
bekannt, die auch eine Umkehr der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit gestatten.
Diese Steilpumpen weisen entweder einen schwenkbaren Zylinderkörper für Axialkolbenpumpen
oder eine veränderbare Exzentrizität der kreisförmigen Lauffläche des Kolbens für
Radialkolbenpumpen auf. Infolge ihres kinematisch komplizierten Aufbaues sind diese
im Hubvolumen steilbaren Kolbenpumpen jedoch teuer.
-
Man ersetzt sie daher oft durch andere billigere Verdrängungspumpen,
z. B. durch Zahnrad-, Schrauben- und Zellenpumpen. Da der Förderstrom = Fördermenge
je Zeiteinheit dieser einfachen Pumpen jedoch nicht geändert werden kann, muß die
Steuerung des Flüssigkeitsstromes mittels Steilventile durch Drosselung vorgenommen
werden, die bei kleineren Strömen hohe Wärmeverluste erzeugt. Steigt dabei der Druck
wegen der kleinen Öffnungsquerschnitte des Steilventils an, so muß der größte Teil
der durch die Pumpen geförderten Flüssigkeitsmenge über ein Überdruckventil abgeblasen
werden. Bei wachsendem Öffnungsquerschnitt gehen diese Verluste zwar zurück, um
bei voller Öffnung des Ventils ganz zu verschwinden. Da dieser Zustand aber nur
selten beim Einlaufen oder Umsetzen auftritt, wird durch dieses vorwiegende Drosseln
und Abblasen der größte Teil der aufgewandten elektrischen Antriebsenergie nutzlos
verbraucht und in Wärme umgesetzt, die die Hydraulikflüssigkeit örtlich stark erhitzen
kann. Um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten, sind daher sehr viel größere
Flüssigkeitsmengen erforderlich, die oft in besonderen Kühlern gekühlt werden müssen,
als für die reine Nutzleistung im Hydraulikkreis notwendig wäre.
-
Um wenigstens eine gewisse Anpassung der geförderten Flüssigkeitsmenge
an die benötigte zu erreichen, werden Mehrfachpumpen gebaut, bei denen in einem
Gehäuse mehrere Pumpen nebeneinander angeordnet sind, die sich automatisch bei Druckabsenkung
zuschalten, wenn der durch das Steilventil verlangte Flüssigkeitsstrom den gerade
vorhandenen Teilstrom übersteigt. Doch auch bei der zuletzt beschriebenen, durch
hohen Aufwand einen besseren Gesamtwirkungsgrad aufweisenden Pumpenanordnung ist
die Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit durch die Drosselung im Steilventil selbst
nicht zu vermeiden.
-
Die Steilventile weisen auch noch den großen Nachteil auf, daß die
gewünschten Stellkennlinien (hydraulischer Flüssigkeitsstrom = f (elektrischer Steuerstrom)
schwer zu verwirklichen sind, denn nur eine sehr genaue Bearbeitung der Ventilkonturen
ergibt ähnliche Kennlinienverläufe. Außerdem unterliegen sie im Betrieb mannigfaltigen
Einflüssen durch Viskosität, Temperatur, Gegendruck usw.
-
Es sind auch geschlossene Pumpenanordnungen bekanntgeworden, deren
Einzelpumpen getrennte Hydraulikkreise über getrennte Steuerventile betreiben, bei
denen die Ströme der Einzelpumpen unterschiedliche, aber willkürliche Größen haben.
Ferner sind Pumpenanordnungen bekannt, bei denen eine Pumpe mit verstellbarer und
eine Pumpe mit konstanter Verdrängung ausgerüstet ist; die letztere ist dann für
großen Strom und kleinen Druck gebaut. Sie bewegt den Steilkolben bei fehlender
Netzkraft schnell in die Anfangsstellung zurück.
-
Es ist auch eine Schaltanordnung mehrerer Verdrängungspumpen zur stufenweisen
Regelung der Gesamtfördermenge bekanntgeworden, bei der die Fördermengen der Pumpen
sich wie 1: 3 : 9 : 27 usw. verhalten. Die Saugleitung wie die Druckleitung jeder
der gemeinsam angetriebenen Pumpen ist wahlweise an die Saugleitung und/oder Druckleitung
anschließbar. Dies erfordert sowohl auf der Saug- wie auf der
Druckseite
jeder Pumpe jeweils zwei Ventile. Mit der bekannten Anordnung ist zwar eine ziemlich
feinstufige Steuerung der Fördermenge möglich, doch ist eine unmittelbare Ansteuerung
der einzelnen Ventile durch die Stellenwerte eines digitalen Signals nicht möglich.
Außerdem muß bei der Einstellung etwa der Hälfte aller Stufen die von einer Förderpumpe
in die Druckleitung geförderte Flüssigkeitsmenge zum Teil von mindestens einer weiteren
als Motor arbeitenden Pumpe wieder in die Saugleitung zurückgefördert werden. Dadurch
sinkt der Wirkungsgrad der Anordnung beträchtlich.
-
Die Erfindung bezweckt ein hydraulisches Aggregat, welches die oben
geschilderten Nachteile vermeidet.
-
Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß zur Umwandlung binärkodierter
Signale in analoge Mengenwerte einer Hydraulikflüssigkeit in jeder Leitung zwischen
jeder Pumpe und dem hydraulischen Antrieb ein Steuerventil angeordnet ist und die
Steuerventile in Abhängigkeit von den einzelnen, jeweils einer Pumpe zugeordneten
Stellenwerten des binärkodierten Signals die Leitungsverbindung herstellen (bei
L-Signalen) oder unterbrechen (bei 0-Signalen).
-
Als einfache. und robuste Verdrängungspumpen eignen sich vor allem
Zahnradpumpen. Auch die Verwendung von Drehkolben- oder Flügelpumpen ist möglich.
Sind hohe Drehzahlen, keine Oberwellen im Förderstrom und geringe Geräuschbildung
erwünscht, so werden Schraubenpumpen verwendet. Wird sehr hoher volumetrischer Wirkungsgrad
verlangt (95 bis 99%), dann werden Kolbenpumpen mit konstantem Hub eingesetzt, z.
B. die als Motoren sehr gebräuchlichen Axialkolbenanordnungen mit konstantem größtem
Hub.
-
Die Steuerventile können in an sich bekannter Weise als Magnetventile
ausgebildet sein und die einzelnen Stellenwerte des binärkodierten Signals steuern
unmittelbar oder über Verstärker die Magneten. Die Steuerventile können jedoch auch
durch ein Fluid in Abhängigkeit von den einzelnen Stellenwerten des kodierten Signals,
das eine Regelabweichung oder ein Steuersignal darstellen kann, betätigt werden.
-
Ist eine der von den einzelnen Stellenwerten gesteuerten Verdrängungspumpen
von dem hydraulischen Antrieb abgesperrt, so wird die von ihr geförderte Flüssigkeit
in an sich bekannter Weise durch eine besondere Öffnung des sperrenden Steuerventils
in den Vorratsbehälter zurückgefördert.
-
Die z. B. von einem Leser abgegebenen, den einzelnen Stellenwerten
der kodierten Zahl entsprechenden elektrischen Signale können sehr schwach sein.
Man kann sie z. B. elektronisch verstärken und mit den verstärkten Signalen die
Steuerventile dann unmittelbar ansteuern. Eine elektronische Verstärkung der Signale
kann jedoch oft entfallen, wenn die Steuerventile mit einer an sich bekannten hydraulischen
Vorsteuerung ausgerüstet sind.
-
Besonders exakte analoge Werte erhält man, wenn die Antriebsdrehzahl
der Pumpen starr ist. Ein solches starres Drehzahlverhalten weisen Aggregate auf,
die aus selbstanlaufenden elektrischen Synchronmotoren, deren Drehzahl nur von der
Frequenz der Speisespannung abhängt, und aus volumetrisch hoch- i wertigsten Pumpen,
nämlich aus Kolbenpumpen mit konstantem Hub, bestehen. Für hochwertige Regelkreise
sollen außerdem Druckverluste und Elastizitäten in den Leitungen möglichst ausgeschaltet
werden. Es ist daher hier besonders günstig, die Verdrängungspumpen zusammen mit
den zugehörigen Steuerventilen im Behälter der hydraulischen Flüssigkeit baulich
zu vereinigen. Es werden dann auch noch die bei Sperrung einer Pumpe und Rückförderung
entstehenden kleinen Verluste noch kleiner gehalten. Bei Öl als hydraulischer Flüssigkeit
könnten Antriebsmotor und Pumpen bei kleinen Leistungen sogar in dem Öl des Vorratsbehälters
laufen, so daß Dichtungen entfallen. Bei größeren Leistungen ist es aber besser,
den Antriebsmotor z. B. mit senkrechter Welle außerhalb des Öls anzubringen; da
der Dauerverlust des Motors leicht größer als der Verlust der Pumpen und Ventile
sein kann und die Mindestölmenge erhöht.
-
Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile auf. So sind mit verhältnismäßig
wenig Pumpen beliebig viele Ausgangsstufen mit festem Intervall möglich. Dadurch
erhält die Stellgröße in Abhängigkeit der Regelabweichung genauso viele Werte, wie
sie durch die Anzahl der Stellenwerte der- digitalen Signale gegeben sind. Teuere
Stellpumpen und Schwierigkeiten mit Ventilkennlinien entfallen, und an die Ventile
brauchen hinsichtlich ihrer Bearbeitungsgenauigkeit keine großen Anforderungen mehr
gestellt zu werden, da sie lediglich ganz öffnen und ganz schließen müssen. Die
einzelnen Pumpen und damit die analogen Ausgangswerte des Summen-Förderstromes können
ohne besonderen Digital-Analog-Wandler in Abhängigkeit von den einzelnen Stellenwerten
eines digitalen Signals unmittelbar oder gegebenenfalls über einen Verstärker gesteuert
werden. Die Ventildurchlässe brauchen nur noch für geringsten Druckabfall ausgebildet
zu werden, der damit kleiner sein kann als der geringste bei den üblichen Stellenventilen.
Dadurch werden auch die Verluste sehr klein gehalten.
-
Durch diese äußerste Reduzierung aller Drosselverluste im Hydraulikkreis
kann die Hydraulikflüssigkeitsmenge ebenfalls auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Die Steuerkennlinie des erfindungsgemäßen Stellgliedes ist eine treppenförmige (analog-quantisierte)
Proportionalkennlinie, deren Stufenzahl von der Anzahl der Pumpen abhängt. Die Stufen
verschleifen sich in der Praxis durch das Lecköl bei den erwähnten einfachen Konstantpumpen,
da der volumetrische Wirkungsgrad bei Nennförderstrom hier etwa 90 % beträgt; notfalls
können kleinste Druckspeicher, z. B. Gummischläuche, ausgleichend wirken. ES können
auch schnell wirkende Überdruckventile für die Druckspitzen eingesetzt werden, die
vor Druckspeichern den Vorteil aufweisen, daß sie bis zum Abschneiden der Druckspitzen
die starre Wandung des Regelkreises aufrechterhalten, was für hohe Regelgenauigkeiten
Bedingung ist.
-
In der Zeichnung wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt F i g.1 einen geschlossenen Kreislauf mit drei einzelnen
Pumpen und einem Stellzylinder; F i g. 2 einen offenen Kreislauf mit vier Pumpen
und einem Hydromotor.
-
In F ir g. 1 treibt ein Elektromotor 1, meist ein Drehstrom-Kurzschlußläufer
oder bei sehr hochwertigen Steuerungen oder Regelungen ein seine Drehzahl starr
einhaltender Synchronmotor, über die Welle 2 die drei Pumpen 3, 4, 5 und die Hilfspumpe
6 an. Die Pumpen 3, 4, 5, 6 sind sogenannte
»Konstantpumpen«, die
ein nahezu konstantes Verdrängungsvolumen je Umdrehung aufweisen. Die Pumpe 5 fördert
die Einheitsmenge, die Pumpe 4 die doppelte Einheitsmenge und die Pumpe 3 die vierfache
Einheitsmenge. Die Pumpen haben nur eine Förderrichtung und können in der gleichen
Förderrichtung auch als Motor arbeiten. Sie saugen aus dem Vorratsbehälter 7 über
die Saugleitungen 8, 9, 10, 11 ihre Flüssigkeit (z. B. Öl) und drücken sie über
die Rücklaufleitungen 12,13,14 beim Kurzschließen der Pumpen wieder in den Vorratsbehälter
7 zurück. Dadurch sind die Pumpenkreise immer voll mit strömendem gut gekühltem
Öl gefüllt und dadurch frei von Lufteinschlüssen. Die Hilfspumpe 6 besitzt die Rücklaufleitung
15, durch die das Öl bei Ansprechen des überdruckventils 16 zurückläuft. Die Steuerventile
17, 18, 19 für die Pumpen 3, 4, 5 besitzen jeweils eine Sperrstellung (0) und eine
Durchlaßstellung (L). In der Sperrstellung werden die Pumpenleitungen 20, 21 der
Pumpe 3, die Leitungen 22, 23 der Pumpe 4 sowie die Leitungen 24, 25 der Pumpe 5
über die Leitungen 8, 12 und 9, 13 und 10, 14, d. h. also über die Behälterflüssigkeit,
kurzgeschlossen. Die Hauptleitungen 26, 27 und 28, 29 und 30, 31 sind in der Sperrstellung
abgesperrt. In der Durchlaßstellung (Stellung L), in der ein geschlossener Kreislauf
herrscht, sind folgende Leitungen miteinander verbunden: 20 mit 26, 21 mit 27 für
Pumpe 3, 22 mit 28, 23 mit 29 für Pumpe 4, 24 mit 30, 25 mit 31 für Pumpe 5. Die
Leitungen 26, 28, 30 fließen in der Leitung 32, die Leitungen 27, 29, 31 in der
Leitung 33 zusammen. Die Ventile 17,18,19 werden durch die Federn 34, 35, 36 in
die Sperrstellung (0) gedrückt. Zur Umkehr der Strömungsrichtungen dient das Reversierventi137.
Seine Betätigung erfolgt in ähnlicher Weise, nämlich durch die Feder 38, obwohl
es keine Sperrstellung (0) hat. Unter dem Einfluß der Feder 38 strömt das Öl in
der gezeichneten Richtung, die als positiv (+) bezeichnet wird. In dieser positiven
Richtungsstellung ist also die Leitung 32 mit der Leitung 39 und die Leitung 33
mit der Leitung 40 verbunden.
-
Die Leitungen 39, 40 sind an den beiden Enden des Arbeitszylinders
41 angeschlossen, in dem der Kolben 42 eine Kolbenstange verschiebt. Der doppeltwirkende
Zylinder 41 ist mit zweiseitiger Kolbenstange, d. h. mit gleicher Kolbenfläche für
Zinks-und Rechtslauf gezeichnet. Natürlich können auch Zylinder mit einseitiger
Kolbenstange verwendet werden, dann ist aber die Geschwindigkeit in der einen Richtung
um die Verminderung der Kolbenfläche durch den Querschnitt der Kolbenstange kleiner.
An Stelle des Zylinders können auch, wie F i g. 2 zeigt, Hydromotoren mit konstantem
Verdrängungsvolumen je Umdrehung, sogenannte »Konstantmotoren«, für zwei Drehrichtungen
verwendet werden. Der geschlossene Kreislauf der F i g. 1 benötigt eine Vordruckpumpe
mit Rückschlagventil zum Behälter 7 zum Nachfüllen der geringen Leckölmenge. Hierfür
kann die Hilfspumpe 6 eingesetzt werden. Da sich das im Kurzschluß der Pumpen von
eventuellen Lufteinschlüssen gereinigte Öl anschließend mit dem Kreislauföl vermischt
und hinsichtlich der Lufteinschlüsse verbessert, kann man die Nachfüllwirkung der
Hilfspumpe 6 ersetzen durch einen sehr kleinen nicht dargestellten Speicher an der
Leitung 20, da kein übergang von der Stellung 0 auf Stellung L durch entsprechende
Versetzung der Steuerkanten aufgefüllt wird. Diese Versetzung bewirkt, daß z. B.
bei Zuschaltung der Pumpe 3 in den hydraulischen Kreis die Leitung 12 einige Millisekunden
früher als Leitung 8 abgesperrt wird. Der kleine Speicher kann ganz entfallen, wenn
die Verbindung der Leitung 8 über 21, 20 mit Leitung 26 einige Millisekunden lang
hergestellt wird, nachdem die Verbindung von Leitung 20 mit Leitung 12 schon unterbrochen
war.
-
Bei geringen Anforderungen, z. B. bei Stellgliedern für einfache Steuerketten,
genügen einfache elektromagnetische Ventile, die bei einer Betätigungsleistung von
50 bis 100 Watt eine Eigenzeit von 50 bis 100 ms haben. Bei hochwertigeren Stellgliedern
für elektrohydraulische Regelkreise mit digitaler Messung dagegen müssen, besonders
wenn in der elektrischen Vorsteuerung Transistoren verwendet werden, wie das heute
bei digitalen Systemen die Regel ist, erheblich kleinere Steuerleistungen von z.
B. maximal 3 Watt genügen. Außerdem müssen die Ventileigenzeiten herabgesetzt werden
auf mindestens 20 bis 30 ms, möglichst 10 bis 20 ms zwischen elektrischer Signalgabe
und Ende der Stellbewegung. Diesen Bedingungen genügen die zusätzlichen hydraulischen
Vorsteuerungen 44, 45, 46, 47, die die Pumpenventile 17, 18, 19 und das Reversierventil
37 betätigen: Die zugehörigen Steuerleitungen 48, 49, 50, 51 werden von den Leitungen
52 und 53 durch die Pumpenleitung 54 der Hilfspumpe 6 gespeist. Der kleine Druckspeicher
55 gestattet, die Steuerleistungen beim Betätigen der Ventile kurzzeitig erheblich
über die mittlere Leistung der Hilfspumpe 6 zu erhöhen. Das überdruckventil 16 bläst
nur beim Überschreiten des höchstzugelassenen Ladedruckes des Druckspeichers ab.
Statt des überdruckventils 16 kann ein vom Druck abhängiges Kurzschlußventil eingesetzt
werden, um kleinste Verluste zu erhalten. Die eingezeichneten Pfeile in den Steuerleitungen
48, 49, 50, 51 geben die Richtung der Steuerflüssigkeit an, wobei allein in der
Leitung 53 beide Richtungen vorkommen können. Denn nur bei ihr fließt sowohl der
Ladestrom des Druckspeichers als auch der Entladestrom durch. Der Einfachheit halber
sind die drucklos ablaufenden Steuerströme mit ihren Leitungen zum Behälter 7 nicht
besonders eingezeichnet worden.
-
Die Steuermagneten 56, 57, 58, 59 haben wegen der hydraulischen
Vorsteuerung kleine Leistungen, z. B. je 3 Watt, und sind der Übersichtlichkeit
halber nur mit ihren Sinnbildern ohne die dazu gehörige elektrische Schaltung eingezeichnet.
Die Gegenfedern 34, 35, 36, 38 drücken ihre Ventile in die rechte Schaltstellung,
wenn die Steuermagneten stromlos sind. Steuermagnet 58 der Pumpe 5, die z. B. 11/min
fördert, wird in Abhängigkeit von dem letzten Stellenwert einer binärkodierten Zahl
gesteuert. Steuermagnet 57 der 21/min fördernden Pumpe 4 von dem vorletzten Stellenwert
und Steuermagnet 56 der 41/min fördernden Pumpe 3 von dem ersten Stellenwert einer
in dem Beispiel dreistelligen kodierten Zahl. Liegt z. B. das kodierte Signal L
0 L, das dem dekadischen Wert 5 entspricht, vor, so werden die Pumpen 3 und 5 geöffnet,
die in die Druckleitung 1 + 4 = 51/min fördern. Es können mit drei Pumpen somit
sieben Förderstufen (1 + 2 + 4 = 71/min) und eine Sperrstufe (01/min) eingestellt
worden. Mit vier Pumpen sind insgesamt 16 Stufen zu erreichen, mit fünf Pumpen 32
Stufen usw. Der Steuermagnet 59 gibt nur das
± -Zeichen weiter;
das beispielsweise in einem Lochstreifen enthalten ist. Er wird so betätigt, daß
positive Förderrichtung vorliegt, wenn Steuermagnet 59 abgeschaltet ist und die
Feder 58 wirkt, und negative Förderrichtung erzeugt wird; wenn er eingeschaltet
ist.
-
Die einzelnen Förderströme der Pumpen 3, 4, 5 und ihr Summenstrom
für den Arbeitszylinder 41 bilden einen geschlossenen Kreislauf, soweit die Pumpen
eingeschaltet sind. Die Pumpen 3, 4, 5 müssen deshalb in ihrer Förderrichtung nicht
nur den Kreisstrom schieben können, sondern auch selbst von ihm geschoben werden,
wenn der Kolben 42 durch eine äußere Kraft verschoben wird. Das ist beispielsweise,
allerdings mit einem umlaufenden Konstantmotor, wie er in F i g. 2 dargestellt ist,
der Fall bei Windenantrieben, wenn die Winde unter ziehender Last steht, die Antriebsenergie
also von außen kommt und zwecks Bremsung vom Kreislauf wieder abgegeben werden muß.
Wenn die Pumpen 3, 4; 5 auch als Motoren betrieben werden können dann treiben sie
beispielsweise den Asynchronmotor1 generatorisch über seine synchrone Drehzahl an.
Er wird dann zum Asynchrongenerator und verhindert, wenn sein Kippmoment richtig
ausgelegt ist, eine merkliche Erhöhung der Pumpendrehzahl über die Nenndrehzahl.
Die Last wird also mit etwa konstanter Geschwindigkeit abgesenkt.
-
In Sperrstellung der Gesamtanordnung kann, beispielsweise bei Windenantrieb,
eine Haltebremse einfallen, die in allen anderen Stellungen 1 bis 7 dadurch gelüftet
wird, daß ein besonderes, nicht gezeichnetes Steuerventil den Lüftzylinder dieser
Haltebremse mit der Hilfspumpe 6 verbindet. Der Druckspeicher 55 dient dann gleichzeitig
zur schnellen Lüftbetätigung der Haltebremse. Grundsätzlich ist aber in der Schaltung
der F i g. 1 bereits die Wirkung einer Haltebremse enthalten, da die oben beschriebene
Nullstellung den Arbeitszylinder 41 bzw. den Konstantmotor mit Ölkreislauf absperrt.
Wegen des hohen volumetrischen Wirkungsgrades der hydraulischen Stellmotoren wird
praktisch allein schon durch diese Maßnahme eine Haltebremsung durchgeführt, so
daß die besondere Haltebremse eine reine Sicherheitsbremse ist, die nur für das
Halten bzw. für das einmalige Abfangen der senkenden Last bei Defekt im Hydraulikkreislauf
ausgelegt sein muß.
-
In F i g. 2 ist ein sogenannter offener hydraulischer Kreislauf dargestellt,
der bei Steuerungen dann möglich ist, wenn der Hydromotor keinerlei ziehende Kräfte
oder Drehmomente verarbeiten muß, also bei- ; spielsweise bei einem Stellglied mit
großer Reibung. Bei Regelkreisen, z. B. bei Kopier»steuerungen«, die in Wirklichkeit
Lageregelungen darstellen, kann bei negativer Regelabweichung kurzzeitig die volle
Gegenkraft oder ein Teil davon auf den Kolben wir- ; ken. Ferner ist in F i g. 2
eine Pumpenkombination gezeichnet, die statt drei Pumpen vier Pumpen hat. Die Hilfspumpe,
die hier nur das Steueröl zu liefern braucht, ist der übersichtlichkeit halber weggelassen.
Sie wird mit dem gleichen Aufbau wie in F i g.1, also mit überdruckventil und Druckspeicher,
an den Leitungsanfang 60 in F i g. 2 angeschlossen.
-
Der Motor 61 treibt über die Welle 62 die Pumpen 63, 64, 65 und 66
an. Die kleinste Pumpe 66 wird wieder für die Einheit des Förderstromes ausgelegt,
die Pumpe 65 für das Zweifache, die Pumpe 64 für das Vierfache und die Pumpe 63
für das Achtfache dieses Einheitsstromes der Pumpe 66. Die dualgestuften Förderströme
dieser vier Pumpen sind symbolisch durch den größer werdenden Durchmesser des Sinnbildes
dargestellt. Bei offenem Kreislauf können Pumpen verwendet werden, die nur eine
Förderrichtung haben und nicht als Hydromotoren verwendet werden können. Der offene
Kreislauf gestattet also keine Rückarbeit und kann deshalb im Gegensatz zum geschlossenen
Kreislauf der F i g. 1 auch nicht bei bestimmten Steuerungen, z. B. bei Winden,
zum Bremsen ziehender Lasten verwendet werden. Die Pumpen saugen die Flüssigkeit
aus dem Behälter 71 über die Saugleitungen 67, 68, 69; 70 an. Die von den
Pumpen abgehenden Leitungsstücke 72, 73, 74, 75 führen zu den Steuerventilen 76,
77, 78 und 79. In der Sperrstellung (0) dieser Steuerventile wird über die Leitungen
80, 81, 82 das gesamte gepumpte Öl wieder in den Behälter 71 zurückgefördert.
-
Die vier Pumpen 63, 64, 65, 66 ergeben 1 -f- 2 + 4 + 8 = 15 Stellungen
für den Förderstrom aller Pumpen. Mit der Nullstellung sind es also insgesamt 16
Stellungen. Auch hier steuert- das -Ventil 83 den Ölstrom, der über die Leitungen
84, 85, 86, 87
in die Sammelleitung 88 geflossen ist, um. Bei positiver Stellung
(+) wird die Leitung 91 mit der Leitung 88 verbunden. Motor 92 ist wieder ein Konstantmotor,
also ein Hydromotor mit konstantem Verdrängungsvolumen je Umdrehung.
-
In der negativen Stellung (-) des Ventils 83 wird die Leitung 89 mit
88 und die Leitung 90 mit 91 verbunden, so daß jetzt bei unveränderter Förderrichtung
von den Pumpen her der Hydromotor 92 in umgekehrter Richtung läuft. Da die Rücklaufleitungen
90 direkt in den Behälter 71 laufen, ist hier noch eine Nullstellung des Umsteuerventils
83 nötig, die im mittleren Feld sinnbildlich dargestellt ist. Wegen dieser drei
Stellungen + 0 - hat das Umsteuerventil 83 zwei Steuermagneten 93; 94 mit den dazu
gehörigen hydraulischen Vorsteuerungen 95, 96, die über die Steuerleitungen 97,
98 an die gemeinsame Steuerleitung 99 angeschlossen sind. Die Federn 100 und 101
garantieren die Nullstellung, wenn die beiden Steuermagneten 93, 94 abgeschaltet
sind, d. h., die Federn 100 und 101 sind in ihrer Wirkung gegeneinandergeschaltet
und halten die Nullstellung mit entsprechender gegeneinander gerichteter Vorspannung.
Die übrigen Steuerventile 76, 77, 78, 79 sind beim offenen Kreislauf einfacher als
in F i g. 1. Ihre Federn 102, 103, 104, 105 schalten die dazu gehörigen Pumpen 63,
64, 65, 66 auf den Behälter 71 zurück. Bei Betätigung der Steuermagneten 106, 107;
108, 109 mittels der hydraulischen Vorsteuerungen 110, 111, 112,113 werden die einzelnen
Pumpen 63, 64, 65, 66 auf die Sammelleitung 88 geschaltet.
-
Die Steuerung der einzelnen Pumpen über die Ventile in Abhängigkeit
von einer binärkodierten Zahl ist im grundsätzlichen schon bei dem Beispiel der
F i g. 1 behandelt.
-
Wie schon ausgeführt, hat der offene Kreislauf zwar den Nachteil,
daß keine Rückarbeit auf den Elektromotor 61 möglich ist. Er hat aber den großen
Vorteil, daß die umlaufenden Ölmengen immer durch den Behälter 71 laufen und dadurch
ihre Verlustwärme gut ala die größere Ölmenge abgeben können. Auch treten keine
Leckölverluste auf. Die Verlustwärme ist gegenüber dem Drossel- und Abblaseverfahren
der üblichen hydraulischen Steuerkreise stark verringert, besonders dann, wenn die
Pumpen 63, 64, 65, 66 und ihre Steuerventile 76, 77, 78, 79 in einem
Block
direkt über dem Vorratsbehälter zusammengebaut werden. Bei dem Beispiel der F i
g. 1 findet ein offener Kreislauf für die Pumpen statt, die in den jeweiligen Stellungen
nicht am Nutzförderstrom beteiligt sind. Wegen der starken Reduzierung der Wärmeverluste
durch die Erfindung genügen diese zeitweiligen offenen Kreisläufe für die Abführung
der gesamten Ölwärme.