DE19754277A1 - Hydraulisches Antriebsaggregat, insbesondere Druckumsetzer - Google Patents
Hydraulisches Antriebsaggregat, insbesondere DruckumsetzerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein doppeltwirkendes hydraulisches
Antriebsaggregat, das insbesondere in Form eines Kolben-
Zylinder-Aggregates als Druckumsetzer zum Antrieb einer
langsam laufenden Kolbenpumpe ausgebildet ist, mit einem hy
draulischen Arbeitskreis, in dem eine in zwei Förderrichtun
gen steuerbare Arbeitspumpe Hydraulikmedium zwischen zwei
Kammern des Antriebsaggregates hin und her fördert und dabei
eine Verstellung eines Verstellorganes des Antriebsaggrega
tes zwischen zwei Totpunktlagen bewirkt. Außerdem kann ein
derartiges Antriebsaggregat mit einer Steuereinrichtung ver
sehen sein, die mit der Arbeitspumpe zusammenwirkt und in
den Totpunktlagen des Verstellorganes jeweils eine Umkehrung
der Förderrichtung des Hydraulikmediums im Arbeitskreis be
wirkt.
Ein derartiges Antriebsaggregat eignet sich in besonderer
Weise für eine Verwendung als Druckumsetzer zum Antrieb ei
ner langsam laufenden, verschmutzte Flüssigkeiten fördernden
Kolbenpumpe, wobei der Druckumsetzer vorzugsweise als Kol
ben-Zylinder-Aggregat ausgebildet ist. Eine schnell laufende
Pumpe ist zur Förderung von Flüssigkeiten, die mit Verunrei
nigungen beladen sind, nicht geeignet, da schnell gegenein
ander bewegte Bauteile, wie Ventil und Ventilsitz sowie Kol
ben und Zylinder, besonders anfällig für Beschädigungen
durch die Schmutzpartikel sind. Um dennoch schmutzbehaftete
Flüssigkeiten mit relativ großen Volumenströmen und insbe
sondere mit hohen Drücken fördern zu können, werden soge
nannte "Druckumsetzer" verwendet. Ein solcher Druckumsetzer
enthält eine relativ schnell laufende Hydraulikmediumpumpe,
die Hydraulikmedium zwischen zwei relativ großvolumigen Kam
mern des Druckumsetzers hin und her fördert, wodurch ein
Kolben des beispielsweise als Kolben-Zylinder-Aggregat aus
gebildeten Druckumsetzers vergleichsweise niederfrequente
Hübe ausführt. Der Kolben des Druckumsetzers treibt seiner
seits die Kolben einer Kolbenpumpe an, die dementsprechend
langsam arbeitet und zur Förderung von verschmutzter Flüs
sigkeit besonders geeignet ist. Denn bei langsamen Relativ
bewegungen zwischen Kolben und Zylinder sowie bei der erheb
lich reduzierten Anzahl von Ventilbewegungen ist die Gefahr
von Beschädigungen durch Schmutzpartikel deutlich verrin
gert.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
ein Antriebsaggregat der eingangs genannten Art dahingehend
auszugestalten, daß konstant bleibende Antriebskräfte, ins
besondere nach den Totpunktdurchgängen des Verstellorganes
des Antriebsaggregates, gewährleistet werden können.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Antriebsaggre
gat mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Merkmale
der Unteransprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildun
gen der Erfindung an.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein hy
draulisches Stellglied, das zur Steuerung der Arbeitspumpe
hinsichtlich Betrag und Richtung der Hydraulik
mittel-Förderung verwendet wird, in Abhängigkeit eines zwischen
zwei Druckanschlüssen des Stellgliedes herrschenden Diffe
renzdruckes zu regeln. Zur Ausbildung dieses Differenzdruc
kes dient eine Steuerpumpe, die Hydraulikmedium aus einem
Hydraulikmedium-Reservoir ansaugt, sowie ein 4/3-Wege-Steuer
ventil, das in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des
Verstellorganes des Antriebsaggregates die Druckseite der
Steuerpumpe je nach der vorliegenden Ventilverstellung ent
weder mit dem einen oder mit dem anderen Druckanschluß des
Stellgliedes verbindet, wobei sich der Differenzdruck an den
Druckanschlüssen des Stellgliedes dadurch ergibt, daß der
jeweils andere Druckanschluß über das 4/3-Wege-Steuerventil
mit dem Hydraulikmittel-Reservoir kommuniziert, in dem übli
cherweise Umgebungsdruck herrscht. Damit das Umschalten der
Förderrichtung der Arbeitspumpe möglichst schnell ablaufen
kann, wird das 4/3-Wege-Steuerventil rasch, insbesondere
schlagartig, zwischen diesen Betriebsstellungen verstellt,
wobei sich die Druckverhältnisse an den Druckanschlüssen des
Stellgliedes umkehren.
Das 4/3-Wege-Steuerventil weist eine weitere Stellung auf,
in der die Druckanschlüsse des Stellgliedes kurzgeschlossen
und zusätzlich mit dem Hydraulikreservoir verbunden sind.
Auf diese Weise wird die mit der Schaltstellung des Stell
gliedes korrelierende Druckdifferenz beseitigt und das Ge
samtdruckniveau in den kurzgeschlossenen Leitungen auf Atmo
sphärendruck entspannt. In dieser Stellung kann das Antrieb
saggregat auch bei drehender Arbeitspumpe drucklos gehalten
werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Antriebsaggregates
können Sensoren vorgesehen sein, welche die Totpunktlagen
des Verstellorganes detektieren und ein damit korreliertes
Signal generieren, das direkt oder mittelbar ein Schalten
des 4/3-Wege-Steuerventils bewirkt, wobei dann das 4/3-Wege-Steuer
ventil vorzugsweise elektromagnetisch betätigbar ist.
Mit Hilfe dieser Maßnahmen ergibt sich auf besonders einfa
che Weise eine direkte Zuordnung der Bewegungen des Ver
stellorganes des Antriebsaggregates hinsichtlich Betrag und
Richtung zu den jeweils korrespondierenden Ventilstellungen,
so daß eine effektive Steuerung der Arbeitspumpe gewährlei
stet werden kann.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Antriebsaggregates können die Arbeitspumpe und
die Steuerpumpe von einer gemeinsamen Welle angetrieben
sein. Alternativ kann eine zur Ölversorgung des Nieder
druckbereiches des Arbeitskreises dienende Füllölpumpe, die
üblicherweise in das Gehäuse der Arbeitspumpe integriert
ist, gleichzeitig auch als Steuerpumpe dienen und das Hy
draulikmedium des Steuerkreises antreiben. Durch diese Maß
nahmen läßt sich der Gesamtaufbau des erfindungsgemäßen An
triebsaggregates erheblich vereinfachen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Antriebsaggregates kann eine Regeleinrichtung
vorgesehen sein, die zwischen der Arbeitspumpe und der einen
Kammer des Antriebsaggregates und zwischen der Arbeitspumpe
und der anderen Kammer des Antriebsaggregates an den Ar
beitskreis angeschlossen ist und die, wenn der Druck im
Hochdruckbereich des Arbeitskreises höher als ein vorbe
stimmter Regeldruck ist, über eine Regeldruckleitung den Ar
beitskreis gedrosselt mit demjenigen Druckanschluß des
Stellgliedes verbindet, der den geringeren Druck aufweist,
und die Verbindung des letzteren Druckanschlusses mit dem
Reservoir sperrt. Hierbei greift die Regeleinrichtung in die
Steuerung der Arbeitspumpe ein, wenn im Hochdruckbereich des
Arbeitskreises ein bestimmter Druckschwellwert überschritten
wird, wobei zu diesem Zweck der zwischen den Druckanschlüs
sen des Stellgliedes herrschende Differenzdruck mehr oder
weniger stark reduziert wird. Diese Verringerung des Diffe
renzdruckes wird dadurch erreicht, daß der nicht mit der
Druckseite der Steuerpumpe verbundene Druckanschluß anstatt
mit dem Druckreservoir, d. h. anstatt mit dem Atmosphären
druck, gedrosselt mit dem Hochdruckbereich des Arbeitskrei
ses verbunden wird. Der an diesem Anschluß anliegende Gegen
druck zur Reduzierung des Differenzdruckes gegenüber der
Druckseite der Steuerpumpe entspricht dabei der Druckdiffe
renz, um die der Hochdruckbereich des Arbeitskreises den
vorgenannten Druckschwellwert übersteigt. Je größer der
Druckanstieg im Hochdruckbereich des Arbeitskreises desto
höher ist folglich die Reduzierung der Druckdifferenz am
Stellglied und um so geringer wird die Förderleistung der
Arbeitspumpe in der entsprechenden Förderrichtung. Dabei
kann die Druckdifferenz bis auf den Wert Null verringert
werden, wobei dann die Arbeitspumpe dementsprechend aufgrund
der zugehörigen Stellung des Stellgliedes nicht mehr för
dert. Die Ausbildung eines "negativen" Differenzdruckes kann
beispielsweise durch entsprechende Rückschlagventile, die
eine Entspannung auf die Druckseite der Steuerpumpe ermögli
chen, verhindert werden.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Antriebsaggregates nach
der Erfindung schlägt vor, daß die Regeldruckleitung ein
Druckventil enthält, das in Abhängigkeit eines vorbestimmten
Regeldruckes die Regeldruckleitung sperrt oder mehr oder we
niger gedrosselt öffnet, wodurch auf einfache Weise der Re
geldruck, d. h. der Druck in der Regeldruckleitung nach dem
Druckregelventil, mit der Druckdifferenz korreliert, um die
der Druck im Hochdruckbereich des Arbeitskreises den vorbe
stimmten Regeldruck übersteigt.
Um denjenigen Druckanschluß des Stellgliedes, der nicht mit
der Druckseite der Steuerpumpe verbunden ist, von seiner
Verbindung mit dem Reservoir zu trennen und ihn statt dessen
mit der Regeldruckleitung zu verbinden, so daß er mit dem
Regeldruck beaufschlagt ist und sich der Differenzdruck aus
dem Steuerdruck der Steuerpumpe abzüglich dieses Regeldruc
kes ergibt, kann entsprechend einer Weiterbildung des erfin
dungsgemäßen Antriebsaggregates ein 3/2-Wege-Ventil vorgese
hen sein. Dabei ist das 3/2-Wege-Ventil derart in der Regel
einrichtung angeordnet, daß sein erster Anschluß mit dem
entsprechenden Druckanschluß des Stellgliedes verbunden ist,
sein zweiter Anschluß mit dem dritten oder vierten Anschluß
des 4/3-Wege-Steuerventils verbunden ist und sein dritter
Anschluß mit der Regeldruckleitung verbunden ist, wobei das
3/2-Wege-Ventil in seiner ersten Stellung seinen ersten An
schluß mit seinem zweiten Anschluß verbindet und seinen
dritten Anschluß sperrt und in seiner zweiten Stellung sei
nen ersten Anschluß mit seinem dritten Anschluß verbindet
und seinen zweiten Anschluß sperrt. Zur Verstellung des
3/2-Wege-Ventils können beispielsweise Steuer- oder Schaltlei
tungen vorgesehen sein, die ein Schalten in die erste Stel
lung des 3/2-Wege-Ventils bewirken, wenn die Druckkraft an
dessen dritten Anschluß kleiner als die Druckkraft an dessen
anderen Anschlüssen ist und das 3/2-Wege-Ventil in seine
zweite Stellung schalten, wenn die Druckkraft an dessen
dritten Anschluß größer als die Druckkraft an seinen anderen
Anschlüssen ist.
Zweckmäßigerweise kann das erfindungsgemäße Antriebsaggregat
dahingehend ausgestaltet sein, daß die Regeleinrichtung zwei
Druckregelventile, ein erstes und ein zweites, und zwei
3/2-Wege-Ventile, ein erstes und ein zweites, aufweist, von de
nen jeweils eines dem Hochdruckbereich und eines dem Nieder
druckbereich des Arbeitskreises zugeordnet ist, wobei der
zweite Anschluß des ersten 3/2-Wege-Ventils mit dem dritten
Anschluß des 4/3-Wege-Steuerventils und zusätzlich über ein
Rückschlagventil mit dem dritten Anschluß des zweiten
3/2-Wege-Ventils verbunden ist und der zweite Anschluß des zwei
ten 3/2-Wege-Ventils mit dem vierten Anschluß des 4/3-Wege-Steuer
ventils und zusätzlich über ein Rückschlagventil mit
dem dritten Anschluß des ersten 3/2-Wege-Ventils verbunden
ist. Ein Vorteil einer derartigen, symmetrischen Ausbildung
der Regeleinrichtung ist darin zu sehen, daß keine aufwendi
gen Ventil- und Steuereinrichtungen vorgesehen werden müs
sen, um den ständigen Wechsel zwischen Hochdruckbereich und
Niederdruckbereich im Arbeitskreis zu berücksichtigen. Auf
diese Weise kommuniziert die Regeleinrichtung auf einfache
Weise ständig mit dem für die Regelung maßgebenden Hoch
druckbereich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Antriebsaggregates können der dritte Anschluß des ersten
3/2-Wege-Ventils, der zweite Anschluß des zweiten 3/2-Wege-Ventils
und der vierte Anschluß des 4/3-Wege-Steuerventils
über eine gemeinsame Verbindungsstelle miteinander verbunden
sein, wobei zwischen dieser Verbindungsstelle und dem drit
ten Anschluß des ersten 3/2-Wege-Ventils der Ausgang des er
sten Druckregelventils angeschlossen ist und zwischen dieser
Anschlußstelle und der Verbindungsstelle ein Rückschlagven
til angeordnet ist, das in Richtung auf die Anschlußstelle
sperrt. Außerdem können dann der dritte Anschluß des zweiten
3/2-Wege-Ventils, der zweite Anschluß des ersten 3/2-Wege-Ventils
und der dritte Anschluß des 4/3-Wege-Steuerventils
über eine gemeinsame Verbindungsstelle miteinander verbunden
sein, wobei zwischen dieser Verbindungsstelle und dem drit
ten Anschluß des zweiten 3/2-Wege-Ventils der Ausgang des
zweiten Druckregelventils angeschlossen ist und zwischen
dieser Anschlußstelle und der Verbindungsstelle ein Rück
schlagventil angeordnet ist, das in Richtung auf die An
schlußstelle sperrt. Wenn der Regeldruck, d. h. die Druckdif
ferenz zwischen dem Hochdruckbereich des Arbeitskreises und
dem vorbestimmten Druckschwellwert, größer wird als der
Steuerdruck, d. h. der druckseitig von der Steuerpumpe er
zeugte Druck, bewirken die erfindungsgemäß angeordneten
Rückschlagventile einen Druckausgleich zwischen den beiden
Druckanschlüssen des Stellgliedes, so daß die Druckdifferenz
zwischen diesen Druckanschlüssen gleich Null ist und keinen
negativen Wert annehmen kann. Mit Hilfe der vorgeschlagenen
Rückschlagventile ist bei aktivierter Regelung, das heißt,
wenn die 3/2-Wege-Ventile durch entsprechend druckbeauf
schlagte Schaltleitungen abwechselnd und gegensinnig zwi
schen ihren Schalt-Stellungen verstellt werden, eine rasche
hydraulische Entlastung der jeweiligen Schaltleitungen mög
lich. Folglich können die 3/2-Wege-Ventile schnell schalten,
so daß über den entsprechend raschen Druckaufbau am Stell
glied die Arbeitspumpe schnell umgesteuert werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Antriebsaggregates können zum Schalten der
Druckregelventile diese mit einem Vordruckregelventil zusam
menwirken, das gedrosselt mit dem Hochdruckbereich und mit
dem Niederdruckbereich des Arbeitskreises verbunden ist und
das in Abhängigkeit eines vorbestimmten Druckschwellwertes
die Druckregelventile schaltet, wobei das eine der Druckre
gelventile dann geschlossen und das andere mehr oder weniger
geöffnet ist. Dieses Vordruckregelventil ermöglicht in Be
triebsphasen des Antriebsaggregates, in denen dieses mit ak
tivierter Regeleinrichtung arbeitet, beim Umschalten der
Förderrichtung der Arbeitspumpe eine rasche Anpassung der
Regeleinrichtung an die veränderte Drucksituation. Denn beim
Umkehren der Förderrichtung wird der vorige Niederdruckbe
reich zum neuen Hochdruckbereich und dementsprechend der
vorherige Hochdruckbereich zum neuen Niederdruckbereich. Da
der Regeldruck durch die spezielle Anordnung des Vordruckre
gelventils gewissermaßen "gespeichert" werden kann, spricht
die Regelung bei einer Förderrichtungsumkehr rascher an.
Darüber hinaus hat die Verwendung eines einzigen Vordruckre
gelventils zur Folge, daß der Druck in beiden Arbeitsleitun
gen über dieses eine Ventil und nicht über die diesen Lei
tungen jeweils zugeordneten Druckregelventile geregelt wer
den kann. Auf diese Weise werden Fehler und Schwankungen
aufgrund von Toleranzen bei den Druckregelventilen vermie
den. Durch die Anordnung der Rückschlagventile zwischen dem
Vordruckregelventil und den Druckregelventilen wird außerdem
eine gegenseitige Beeinflussung der Druckregelventile ver
mieden.
Um die Regeldynamik der Regeleinrichtung weiter zu verbes
sern kann entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsge
mäßen Antriebaggregates ein Wechselventil vorgesehen sein,
dessen erster sperrbarer Ausgang mit dem Ausgang des ersten
Druckregelventils verbunden ist, dessen zweiter sperrbarer
Ausgang mit dem Ausgang des zweiten Druckregelventils ver
bunden ist und dessen Eingang mit dem Ausgang des Vordruck
regelventils verbunden ist. Diese Maßnahme bewirkt, daß an
der Sekundärseite des Vordruckregelventils der Regeldruck
anliegt, mit der Folge, daß das Regelverhalten des Vordruck
regelventils nicht nur vom Druck im Arbeitskreis sondern zu
sätzlich vom Regeldruck im Steuerkreis abhängt. Dabei ist
der Regeldruck wiederum der Differenzdruck zwischen dem den
Druckschwellwert des Arbeitskreises übersteigenden Druck und
dem entsprechend dem eingestellten Druckschwellwert ge
wünschten Druck des Arbeitskreises.
Da der Differenzdruck zwischen Primärseite und Sekundärseite
des Vordruckregelventils das Regelverhalten des Vordruckre
gelventils bestimmt, bestehen wesentliche Unterschiede im
Regelverhalten, ob die Sekundärseite des Vordruckregelven
tils an den Regeldruck oder z. B. an die Atmosphäre ange
schlossen ist. Für den Fall, das die Sekundärseite des Vor
druckregelventils an die Atmosphäre angeschlossen ist, wird
die Druckdifferenz zwischen Primär- und Sekundärseite aus
schließlich durch den an der Primärseite anliegenden Druck
des Arbeitskreises gebildet. Übersteigt der Druck im Ar
beitskreis den am Vordruckregelventil eingestellten Druck
schwellwert, beginnt ein Regelvorgang, der einen entspre
chenden Regeldruck aufbaut. Der einzelne Regelvorgang ist
erst dann beendet, wenn der sich aufgebaute Regeldruck eine
entsprechende Verstellung des Stellgliedes bewirkt hat, die
se Verstellung eine Reduktion der Förderleistung der An
triebspumpe aus löst und die verringerte Förderleistung einen
Druckabfall auf den Druckschwellwert im Arbeitskreis zur
Folge hat. Denn erst zu diesem Zeitpunkt kann die Druckdif
ferenz zwischen Primär- und Sekundärseite am Vordruckregel
ventil unter den voreingestellten Druckschwellwert sinken.
Im Unterschied dazu kann die Regelung erheblich schneller
ablaufen, wenn die Sekundärseite des Vordruckregelventiles
mit dem Regeldruck verbunden ist. Denn in diesem Fall redu
ziert bereits der sich aufbauende Regeldruck die Druckdiffe
renz zwischen Primär- und Sekundärseite. Somit stellt sich
im erstgenannten Fall im Arbeitskreis der am Druckregelven
til vorgegebene Druckschwellwert ein, während sich im zwei
ten Fall der sich im Arbeitskreis einstellende Druck aus dem
am Vordruckregelventil eingestellten Druckschwellwert zuzüg
lich des sich aufbauenden Regeldruckes ergibt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann der am
Vordruckregelventil eingestellte vorbestimmte Druckschwell
wert niedriger als der von der Regeleinrichtung im Hoch
druckbereich des Arbeitskreises einzustellende Druckschwell
wert sein. Insbesondere kann dabei die Druckdifferenz zwi
schen dem von der Regeleinrichtung im Hochdruckbereich des
Arbeitskreises einzustellenden Druckschwellwert und dem am
Vordruckregelventil eingestellten vorbestimmten Druck
schwellwert etwa gleich dem im Hochdruckbereich des Steuer
kreises vorliegenden Steuerdruckwert sein. Diese Maßnahmen
bewirken zum einen, daß die Regelung bereits vor Erreichen
des vorbestimmten Druckschwellwertes für den Arbeitskreis
beginnt, und zum anderen, daß insbesondere der vorbestimmte
Druckschwellwert für den Arbeitskreis nicht überschritten
werden kann. Dies wird im Folgenden anhand eines Zahlenbei
spieles näher erläutert. Beispielsweise arbeitet das An
triebsaggregat normalerweise mit einem Arbeitsdruck von 250
bar, soll jedoch aus Sicherheitsgründen einen maximalen
Druckschwellwert von 300 bar nicht übersteigen dürfen. Des
weiteren arbeitet die Steuereinrichtung mit einem Steuer
druck von 20 bar, um die Arbeitspumpe mit Hilfe der Druck
differenz am Stellglied zu steuern bzw. zu regeln. Am Vor
druckregelventil ist demnach ein Druckschwellwert von 280
bar einzustellen. Wenn nun beispielsweise der Widerstand,
gegen den das Verstellorgan des Antriebsaggregates arbeitet,
ansteigt, kommt es im Hochdruckbereich des Arbeitskreises zu
einem Druckanstieg. Übersteigt der Druck im Hochdruckbereich
280 bar, beginnt das Vordruckregelventil die Regelung und
bewirkt in der oben angegebenen Weise eine Verringerung des
Differenzdruckes an den Druckanschlüssen des Stellgliedes.
Herrschen beispielsweise im Hochdruckbereich des Arbeits
kreises 290 bar, stellt sich der Regeldruck der Regelein
richtung auf 10 bar ein und die Druckdifferenz am Stellglied
reduziert sich von 20 bar auf 10 bar, was eine dementspre
chende Reduzierung der Förderleistung der Arbeitspumpe zur
Folge hat. Der einzelne Regelvorgang ist für den Fall, daß
die Sekundärseite des Vordruckregelventils an den Regeldruck
angeschlossen ist, bereits beendet, wenn der Regeldruck die
10 bar erreicht, da dann die Druckdifferenz zwischen Primär- und
Sekundärseite am Vordruckregelventil wieder den einge
stellten Druckschwellwert von 280 bar erreicht hat. Erreicht
der Druck im Hochdruckbereich des Arbeitskreises 300 bar,
stellt sich folglich der Regeldruck auf 20 bar ein und die
Druckdifferenz am Stellglied sinkt auf Null und dementspre
chend auch die Fördermenge der Arbeitspumpe. Folglich kommt
spätestens dann das Verstellorgan des Antriebsaggregates zum
Stillstand, so daß ein weiterer Druckanstieg nicht zu erwar
ten ist.
Das obengenannte Problem wird erfindungsgemäß auch durch ein
Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst.
Die Erfindung beruht diesbezüglich auf dem allgemeinen Ge
danken, den Spülvorgang, d. h. die Entnahme von Hydraulikme
dium aus dem Arbeitskreis zu beenden bzw. zu unterbrechen,
wenn sich das Verstellorgan des Antriebsaggregates in einer
Bewegungsphase befindet, in der es eine seiner Totpunktstel
lungen durchläuft (Umsteuerung). Insbesondere soll der Spül
vorgang zu Beginn dieser Umsteuerung unterbrochen werden und
mindestens bis zur Mittellage des Stellgliedes, d. h. bis zur
Nullförderung der Arbeitspumpe, jedoch längstens bis in bei
den Arbeitsleitungen gleicher Druck herrscht unterbrochen
bleiben. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird verhindert, daß über
den Spülkreis zuviel Hydraulikmittel aus dem Arbeitskreis
entnommen wird, was einen (kurzfristigen) Ölmangel im je
weils neuen Hochdruckbereich des Arbeitskreises und in der
Folge aufgrund der reduzierten Verdrängungswirkung des Ver
stellorganges einen Druckeinbruch im neuen Niederdruckbe
reich nach sich ziehen kann, was für die Arbeitspumpe schäd
lich sein kann.
Die Gefahr eines derartigen Fülldruckeinbruches ist insbe
sondere dann gegeben, wenn das 3/3-Wege-Spülventil mit Hilfe
des im jeweiligen Hochdruckbereich des Arbeitskreises herr
schenden Druckes geschaltet wird. Wegen der vorliegenden ho
hen Drücke kommt es aufgrund der Kompressibilität des Hy
draulikmediums und der vom Hydraulikmedium durchströmten
Bauteile dazu, daß nach dem Totpunktdurchgang zu Beginn der
nun umgekehrten Förderrichtung im vorhergehenden Hochdruck
bereich noch immer ein höherer Druck herrscht als im neuen,
im Aufbau befindlichen Hochdruckbereich, so daß über den
Spülkreis noch immer Hydraulikmedium aus dem neuen Hoch
druckbereich in das Reservoir austreten kann. Da das
3/3-Wege-Spülventil erfindungsgemäß nunmehr in Abhängigkeit des
Umsteuervorganges der Arbeitspumpe und nicht mehr aus
schließlich in Abhängigkeit der herrschenden Drucksituation
gesteuert wird, kann ein derartiger Druckeinbruch im Hoch
druckbereich des Arbeitskreises verhindert werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemä
ßen Antriebsaggregates kann bei einem hydraulisch schaltba
ren 3/3-Wege-Spülventil, bei dem eine erste hydraulische
Steuerleitung mit dessen ersten Eingang und eine zweite hy
draulische Steuerleitung mit dessen zweiten Eingang kommuni
ziert, das von den Sensoren generierte Signal zum Schalten
eines Ausgleichsventils dienen, das eine mit der ersten
Steuerleitung kommunizierenden ersten Eingang und einen mit
der zweiten Steuerleitung kommunizierenden zweiten Eingang
aufweist und das in einer ersten Stellung seine Eingänge
miteinander verbindet. Hierbei wird die erste Stellung des
3/3-Wege-Spülventils durch eine hydraulische Entsperrung
oder einen hydraulischen Kurzschluß seiner Steuerleitungen
erzwungen. Durch die Verwendung eines Ausgleichsventils, das
mit kleinen Kräften in seine verschiedenen Stellungen ge
bracht werden kann, können auf einfache Weise die zur Ver
stellung des 3/3-Wege-Spülventils notwendigen großen Kräfte
aufgebracht werden, indem dessen hydraulische Steuerleitun
gen in entsprechender Weise geschaltet werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Antriebsaggregates nach der
Erfindung kann das Ausgleichsventil einen über das Druckhal
teventil mit dem Reservoir kommunizierenden Ausgang aufwei
sen und in seiner ersten Stellung seine Eingänge mit seinem
Ausgang verbinden, wodurch die hydraulischen Steuerleitungen
des 3/3-Wege-Spülventils entspannt werden.
Vorzugsweise kann das Ausgleichsventil bei einer anderen
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates in
einer der einen Antriebsrichtung zugeordneten zweiten Stel
lung seinen zweiten Eingang mit seinem Ausgang verbinden und
in einer der anderen Antriebsrichtung zugeordneten dritten
Stellung seinen ersten Eingang mit seinem Ausgang verbinden.
Diese Maßnahme bewirkt, daß nach dem Umschalten in der je
weiligen Totpunktlage der vorherige Hochdruckbereich des Ar
beitskreises sofort auf sein neues Druckniveau als Nieder
druckbereich entspannt werden kann. Dies ist insbesondere
bei größeren Hydraulikmengen von großer Bedeutung, da unmit
telbar nach dem Umschalten im vorhergehenden Hochdruckbe
reich aufgrund der genannten Kompressibilitäten dem vorher
gehenden Hochdruckbereich mehr Hydraulikmedium entnommen
werden muß, um diesen auf das Druckniveau des Niederdruckbe
reiches zu bringen, als dem vorherigen Niederdruckbereich
zugeführt werden muß, um diesen auf das Druckniveau des
Hochdruckbereiches zu bringen. Insbesondere im Zusammenhang
mit der Verwendung einer Druckregelung für den Arbeitskreis,
wie sie weiter oben beschrieben worden ist, würde der Druck
im neuen Hochdruckbereich aufgrund des der Verstellbewegung
des Verstellorganes des Antriebsaggregates entgegenwirkenden
hohen Druckes im neuen Niederdruckbereich zu einer verfrüh
ten Regelung führen.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind insbesondere dann von
Vorteil, wenn der Steuerkreis von einer den Niederdruckbe
reich des Arbeitskreises mit Füllöl versorgenden Füllölpumpe
angetrieben ist, d. h. wenn eine abgezweigte Fördermenge der
Füllölpumpe die Funktion der Steuerölpumpe übernimmt. Denn
in diesem Fall bewirkt das sofortige Sperren der Ölentnahme
aus dem Arbeitskreis zu Beginn des Umschaltvorganges
(Totpunktdurchgang des Verstellorganes), daß die Füllpumpe
diesbezüglich kein Füllöl in den Arbeitskreis nachfüllen muß
und somit im wesentlichen die gesamte Fördermenge der Füll
pumpe für den Steuerkreis zur Verfügung steht. Demzufolge
kann ein besonders rasches Umsteuern des Stellgliedes und
somit der Arbeitspumpe erreicht werden.
Zweckmäßigerweise ist das Ausgleichsventil elektromagnetisch
schaltbar. Vorzugsweise kann das Ausgleichventil als
3/3-Wege-Ventil ausgebildet sein.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des An
triebsaggregates nach der Erfindung kann - wenn das An
triebsaggregat eine langsam laufende Kolbenpumpe zur Förde
rung eines Pumpmediums antreibt - an die langsam laufende
Kolbenpumpe druckseitig ein Schwingungsdämpfer angeschlossen
sein, der einen Blasenspeicher und ein diesem vorgeschalte
tes Drosselrückschlagventil aufweist. Ein derartiger Blasen
speicher dient dazu, einen Druckeinbruch auf der Druckseite
der langsam laufenden Kolbenpumpe während der Totpunktdurch
gänge der Kolbenpumpe bzw. des Antriebsaggregates zu vermin
dern.
Vorzugsweise kann das Drosselrückschlagventil bei einer Wei
terbildung des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates aus ei
ner Drossel und einem parallel geschalteten Rückschlagventil
bestehen, wobei das Drosselrückschlagventil derart zwischen
dem Blasenspeicher und der Druckseite der langsam laufenden
Kolbenpumpe angeordnet ist, daß das Rückschlagventil in
Richtung vom Blasenspeicher zur Kolbenpumpe öffnet. Auf die
se Weise wird eine ungedrosselte und somit rasche Entleerung
des Blasenspeichers ermöglicht, um während der Totpunkt
durchgänge Volumenstromschwankungen gering zu halten. Im Un
terschied dazu wird der Blasenspeicher gedrosselt und somit
relativ langsam gefüllt, um während seiner Befüllung einen
Druckabfall auf der Druckseite des von der langsam laufenden
Kolbenpumpe geförderten Pumpmediums zu verringern.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Antriebsaggregat kann - wenn das Antriebsaggregat eine
langsam laufende Pumpe zur Förderung eines Pumpmediums an
treibt - das im Reservoir enthaltene Hydraulikmedium im Wär
meaustausch mit einem Wärmetauscher stehen, der von dem von
der langsam laufenden Pumpe geförderten Pumpmedium durch
strömt ist. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln einer
Erwärmung des Hydraulikmediums des Arbeitskreises entgegen
gewirkt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der Zeichnung und aus der nachfolgenden Fi
gurenbeschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schaltplan eines erfin
dungsgemäßen Antriebsaggregates, das in Form eines
Kolben-Zylinder-Aggregates als Druckumsetzer zum
Antrieb einer langsam laufenden Kolbenpumpe ausge
bildet ist.
Entsprechend Fig. 1 ist im Ausführungsbeispiel ein erfin
dungsgemäßes Antriebsaggregat als Kolben-Zylinder-Aggregat 1
ausgebildet, dessen Verstellorgan 1.1 einen Kolben 1.6 und
eine Kolbenstange 1.8 aufweist, die beiderseits aus einem
Zylindergehäuse 1.7 des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 heraus
ragt. Der Kolben 1.6 trennt im Zylinder 1.7 eine erste Kam
mer 1.9 von einer zweiten Kammer 1.10.
Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel treibt
die Kolbenstange 1.8 Kolben 1.11 und 1.12 einer langsam lau
fenden Kolbenpumpe 1.13 an. Die Kolbenpumpe 1.13 saugt an
ihrem Einlaß 1.4 beispielsweise verschmutztes Wasser an. Bei
einer, entsprechend Fig. 1 nach oben gerichteten Bewegung
des Verstellorganes 1.1 beziehungsweise der Kolbenstange 1.8
strömt dabei Schmutzwasser in einen ersten Zylinderraum 1.2
ein, während gleichzeitig zuvor angesaugtes Schmutzwasser
aus einem zweiten Zylinderraum 1.3 aufgrund der Verdränger
wirkung des nach oben bewegten Kolbens 1.11 mit hohem Druck
aus einem Auslaß 1.5 der Kolbenpumpe 1.13 ausströmt. Um bei
entgegengesetzten Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 1.8
eine gleichbleibende Förderrichtung für das Schmutzwasser
aufrechtzuerhalten, ist eine dementsprechende Anordnung von
Rückschlagventilen 1.14 und Verbindungsleitungen 1.15 vorge
sehen.
Beim Durchgang durch die Totpunktlagen der Kolben 1.11 und
1.12 wird die Bewegungsrichtung des Verstellorganes 1.1 be
ziehungsweise der Kolbenstange 1.8 umgekehrt, wobei diese
kurzfristig zum Stillstand kommt. Während dieses Umkehrvor
ganges, bei dem die Geschwindigkeit der Kolbenstange 1.8 zu
nächst abgebremst und im Anschluß daran wieder beschleunigt
werden muß, kommt es bei geöffnetem Auslaß 1.5 zu einem För
derdruckabfall. Um diesen Druckabfall auszugleichen bzw. zu
reduzieren ist auf der Hochdruckseite der Kolbenpumpe 1.13
über eine Druckleitung 1.16 ein Blasenspeicher 5 angeschlos
sen. Dem Blasenspeicher 5 ist dabei ein Drosselrückschlag
ventil 6 vorgeschaltet, das mit dem Blasenspeicher 5 wie
folgt zusammenarbeitet: während eines Arbeitshubes der Kol
benstange 1.8 herrscht auf der Hochdruckseite der Kolbenpum
pe 1.13 der gewünschte Förderdruck. Über die Druckleitung
1.16 wird dabei der Blasenspeicher 5 über eine Drossel 6.1
des Drosselrückschlagventils 6 befüllt. Die Drossel 6.1 be
wirkt dabei, daß der Blasenspeicher 5 relativ langsam den
Arbeitsdruck annimmt und somit nur einen vernachlässigbaren
Leistungsverlust auf der Hochdruckseite der Kolbenpumpe 1.13
verursacht. Während eines Totpunktdurchganges der Kolben
stange 1.8 öffnet sich bei einem durch die Verlangsamung der
Kolbenstangenbewegung verursachten Druckabfall auf der Hoch
druckseite der Kolbenpumpe 1.13 ein Rückschlagventil 6.2 des
Drosselrückschlagventils 6, wodurch die im Blasenspeicher 5
unter dem Hochdruck der Kolbenpumpe 1.13 gespeicherte Flüs
sigkeit nahezu gleichzeitig diesen Druckabfall ausgleicht
bzw. verhindert.
Um die erste und zweite Kammer 1.9 und 1.10 des Kolben-
Zylinder-Aggregates 1 abwechselnd mit Hydraulikmedium zu be
füllen, ist ein Arbeitskreis 8 vorgesehen, der eine Arbeit
spumpe 8.1 aufweist, die über Druckleitungen 8.2 und 8.3 die
Kammern 1.9 und 1.10 mit Hydraulikmittel versorgt. Die Ar
beitspumpe 8.1 kann beispielsweise als Axialkolbenpumpe aus
gebildet sein. Um auf einem möglichst hohen Druckniveau ar
beiten zu können, ist die jeweils zu entleerende Kammer 1.9
oder 1.10 an die Saugseite der Arbeitspumpe 8.1 angeschlos
sen.
Zur Steuerung der Arbeitspumpe 8.1 ist ein Steuerkreis 2
vorgesehen, der mit einem durch gestrichelte Linien gebilde
ten Rechteck hervorgehoben ist. Mit Hilfe eines Stellgliedes
2.2 kann beispielsweise eine nicht dargestellte Stellscheibe
der Arbeitspumpe 8.1 z. B. drehend verstellt werden, wobei
die Hydraulikmittelförderung der Arbeitspumpe 8.1 nach Be
trag und Richtung von der Stellung dieser Stellscheibe ab
hängt. Die jeweilige Stellung des Stellgliedes 2.2 und somit
die Stellung der Stellscheibe wird durch die Druckdifferenz
zwischen zwei Druckanschlüssen 2.9 und 2.10 des Stellgliedes
2.2 bestimmt. Außerdem hängt die Druckdifferenz für eine be
stimmte Stellung des Stellgliedes 2.2 von der jeweiligen
Drehzahl und des erzeugten Arbeitsdruckes der Arbeitspumpe
8.1 ab.
Im Steuerkreis 2 ist eine Steuerpumpe 2.3 angeordnet, die
Hydraulikmedium aus einem Reservoir 7 ansaugt, in dem übli
cherweise atmosphärischer Druck herrscht. Im gezeigten Aus
führungsbeispiel werden die Steuerpumpe 2.3 und die Arbeit
spumpe 8.1 über eine gemeinsame Welle 8.5 angetrieben.
Dabei kann die Steuerpumpe 2.3 in das Gehäuse der Arbeit
spumpe 8.1 integriert sein. Vorzugsweise wird das Hydrauli
köl des Steuerkreises 2 von einer in das Gehäuse der Arbeit
spumpe 8.1 integrierten Füllpumpe abgezweigt, die zur Ölver
sorgung des jeweiligen Niederdruckbereiches des Arbeitskrei
ses 8 dient.
Die Steuerpumpe 2.3 erzeugt einen Steuerdruck, wobei ein
Druckanstieg über einen unzulässigen Druckwert mit Hilfe ei
nes einstellbaren Fülldruckbegrenzungsventiles bzw. Druck
regelventiles 2.6 verhindert werden kann, wobei überflüssi
ges Hydrauliköl in das Reservoir 7 abgeleitet wird. Bei ei
ner speziellen Ausführungsform ist die Steuerpumpe 2.3 nicht
als separates Bauteil ausgebildet, sondern wird durch eine
entsprechende Abzweigung aus der Arbeitspumpe 8.1 gebildet.
Das dann am Druckregelventil 2.6 anfallende überflüssige Hy
drauliköl sowie anderes, z. B. durch Leckagen anfallendes Hy
drauliköl wird über eine Leckageleitung 8.4 dem Reservoir 7
zugeführt. Zur Fülldruckbegrenzung ist das Druckregelventil
2.6 mit einer an die Druckseite der Steuerpumpe 2.3 ange
schlossenen Druckleitung 2.11 verbunden. In der Druckleitung
2.11 ist ein Hydraulikmittelfilter 2.1 angeordnet.
Zur Druck- bzw. Hydraulikmittelversorgung des Stellgliedes
2.2 ist dessen erster Druckanschluß 2.9 an eine erste Stell
gliedleitung 2.12 und der zweite Druckanschluß 2.10 an eine
zweite Stellgliedleitung 2.13 angeschlossen. Zwischen der
ersten Stellgliedleitung 2.12 und der Druckleitung 2.11 ist
ein Rückschlagventil 2.8 angeordnet, ebenso ist zwischen der
zweiten Stellgliedleitung 2.13 und der Druckleitung 2.11
ebenfalls ein Rückschlagventil 2.7 angeordnet. Die Rück
schlagventile 2.7 und 2.8 wirken als Steueröldruckbegren
zungsventile und verhindern, daß im Stellglied 2.2 unzuläs
sig hohe Drücke auftreten. Über weitere Rückschlagventile
2.4 und 2.5 ist die Druckleitung 2.11 außerdem mit den
Druckleitungen 8.2 und 8.3 des Arbeitskreises 8 verbunden.
Diese Rückschlagventile 2.4 und 2.5 arbeiten als Füllventile
und gleichen im Arbeitskreis 8 auftretende Leckagen aus. Au
ßerdem bewirken sie, daß in der jeweiligen Arbeitsleitung
8.2 oder 8.3 des aktuellen Niederdruckbereiches des Arbeits
kreises 8 zumindest der Fülldruck der Steuerpumpe 2.3, d. h.
der Steuerdruck, anliegt. Im vorliegenden Fall sind die
Steuerpumpe 2.3 und die bei einem geschlossenen Hydraulik
kreis notwendige Füllölpumpe identisch, wobei der Steuer
kreis 2 von der Füllpumpe bzw. vom Füllöl abgezweigt wird.
Die Druckleitung 2.11 verbindet die Druckseite der Steuer
pumpe 2.3 mit einem ersten Anschluß 2.14a eines 4/3-Wege-Steuer
ventiles 2.14. Das 4/3-Wege-Steuerventil 2.14 ist
elektromagnetisch zwischen seinen drei Stellungen I, II und
III verstellbar. In der Ventilstellung I (dargestellt) ist
der Anschluß 2.14a gesperrt, während die übrigen Anschlüsse
2.14b bis 2.14d miteinander verbunden sind. In der Stellung
II (bei nach unten verstellten Schaltsymbolen) ist der An
schluß 2.14a mit dem Anschluß 2.14d und der Anschluß 2.14c
ist mit dem Anschluß 2.14b verbunden. In der Ventilstellung
III (bei nach oben verstellten Schaltsymbolen) ist der An
schluß 2.14a mit dem Anschluß 2.14c und der Anschluß 2.14d
mit dem Anschluß 2.14b verbunden. Der Anschluß 2.14b des
4/3-Wege-Steuerventiles 2.14 ist mit dem Reservoir 7 verbun
den.
Der Steuerkreis 2 arbeitet mit einem Regelkreis 3 zusammen,
der durch ein mit gestrichelten Linien gebildetes Rechteck
hervorgehoben ist. Die Regeleinrichtung bzw. der Regelkreis
3 enthält ein erstes Druckregelventil 3.1, das primärseitig
über eine Regeldruckleitung 3.13 mit der Druckleitung 8.2
des Arbeitskreises 8 kommuniziert. Außerdem enthält der Re
gelkreis 3 ein zweites Druckregelventil 3.2, das primärsei
tig über eine Regeldruckleitung 3.14 mit der Druckleitung
8.3 des Arbeitskreises 8 kommuniziert. Die Druckregelventile
3.1 und 3.2 werden mit Hilfe eines Vordruckregelventiles 3.3
gesteuert, das beispielsweise als Proportionaldruckregelven
til ausgebildet ist und dessen Primärseite über Rückschlag
ventile 3.4 und 3.5 einerseits über Drosselstellen 3.8 und
3.9 mit den Druckleitungen 8.2 und 8.3 des Arbeitskreises 8
und andererseits mit Drucksteuerleitungen der Druckregelven
tile 3.1 und 3.2 verbunden ist.
Sekundärseitig sind die Druckregelventile 3.1 und 3.2 sowie
das Vordruckregelventil 3.3 an ein Wechselventil 3.12 ange
schlossen, wobei die sperrbaren Anschlüsse des Wechselventi
les 3.12 jeweils einem der Druckregelventile 3.1 und 3.2 zu
geordnet sind, während der dritte Anschluß des Wechselventi
les 3.12 dem Vordruckregelventil 3.3 zugeordnet ist.
Des weiteren enthält der Regelkreis 3 ein erstes 3/2-Wege-Ventil
3.10, das drei Anschlüsse 3.10a bis 3.10c aufweist
und zwei Stellungen I und II einnehmen kann. In der gleichen
Weise enthält der Regelkreis 3 ein zweites 3/2-Wege-Ventil
3.11, das ebenfalls drei Anschlüsse 3.11a bis 3.11c aufweist
und zwei Stellungen I und II einnehmen kann. In der jeweili
gen Stellung I der 3/2-Wege-Ventile 3.10 und 3.11 (jeweils
dargestellt) ist der jeweilige Anschluß c gesperrt, während
die jeweiligen Anschlüsse a und b miteinander verbunden
sind. In der jeweiligen Stellung II der 3/2-Wege-Ventile
3.10 und 3.11 (die Schaltsymbole sind dazu bei Ventil 3.10
nach rechts und bei Ventil 3.11 nach links verstellt) ist
der jeweilige Anschluß b gesperrt, während die Anschlüsse c
und a jeweils über ein in Richtung von a nach c sperrendes
Rückschlagventil miteinander verbunden sind.
Anschluß 3.10a des 3/2-Wege-Ventiles 3.10 ist über die erste
Stellgliedleitung 2.13 mit dem ersten Druckanschluß 2.10 des
Stellgliedes 2.2 verbunden. In entsprechender Weise ist der
Anschluß 3.11a des 3/2-Wege-Ventiles 3.11 über die zweite
Stellgliedleitung 2.12 mit dem zweiten Druckanschluß 2.9 des
Stellgliedes 2.2 verbunden. Anschluß 3.10c des ersten
3/2-Wege-Ventiles 3.10 ist an die Sekundärseite des ersten
Druckregelventils 3.1 angeschlossen, während der Anschluß
3.11c des zweiten 3/2-Wege-Ventiles 3.11 an die Sekundärsei
te des zweiten Druckregelventils 3.2 angeschlossen ist. Der
Anschluß 3.1 Ob des ersten 3/2-Wege-Ventiles 3.10 ist an den
Anschluß 2.14c des 4/3-Wege-Steuerventils 2.14 angeschlos
sen. In entsprechender Weise ist der Anschluß 3.11b des
zweiten 3/2-Wege-Ventiles 3.11 an den Anschluß 2.14d des
4/3-Wege-Steuerventils 2.14 angeschlossen. Außerdem ist der
Anschluß 3.10c über ein Rückschlagventil 3.6 an den Anschluß
3.11b sowie an den Anschluß 2.14d angeschlossen. In entspre
chender Weise ist Anschluß 3.11c über ein Rückschlagventil
3.7 an den Anschluß 3.10b und an den Anschluß 3.14c ange
schlossen.
Der Regelkreis bzw. die Regeleinrichtung 3 arbeitet wie
folgt:
Während des normalen Arbeitsbetriebes wird die Hubrichtung der Kolbenstange 1.8 beziehungsweise des Verstellorganes 1.1 durch die Schaltstellungen I bis III des 4/3-Wege-Steuer ventils 2.14 bestimmt. Im Normalbetrieb befinden sich die 3/2-Wege-Ventile 3.10 und 3.11 in ihrer jeweiligen Stel lung I. Um bspw. das Verstellorgan 1.1 bzw. die Kolbenstange 1.8 eine Bewegung ausführen zu lassen, die entsprechend Fig. 1 von oben nach unten verläuft, weist das 4/3-Wege-Steuer ventil 2.14 seine Stellung II auf. Der von der Steuer pumpe 2.3 erzeugte Steuerdruck pflanzt sich dann wie folgt fort: Von der Steuerpumpe 2.3 über die Druckleitung 2.11 zum Anschluß 2.14a, zu Anschluß 2.14d, zu Anschluß 3.11b, zu An schluß 3.11a, über Stellgliedleitung 2.12 zu Druckanschluß 2.9. Der für die Stellung des Stellgliedes 2.2 maßgebliche Differenzdruck zwischen den Druckanschlüssen 2.9 und 2.10 ergibt sich somit aus dem an Druckanschluß 2.10 herrschenden Druck. Der Druckanschluß 2.10 ist über die Stellgliedleitung 2.13 an den Anschluß 3.10a, über diesen an den Anschluß 3.10b, über diesen an den Anschluß 2.14c, über diesen an den Anschluß 2.14b und über diesen an das Reservoir 7 und somit an den Atmosphärendruck angeschlossen. Der für die Stellung des Stellgliedes 2.2 maßgebliche Differenzdruck entspricht in diesem Fall dem Steuerdruck. Der Druckverlauf für eine Bewegung der Kolbenstange 1.8 von unten nach oben wird durch eine Verstellung des 4/3-Wege-Steuerventiles 2.14 in dessen Stellung III initiiert und erfolgt in entsprechender Weise.
Während des normalen Arbeitsbetriebes wird die Hubrichtung der Kolbenstange 1.8 beziehungsweise des Verstellorganes 1.1 durch die Schaltstellungen I bis III des 4/3-Wege-Steuer ventils 2.14 bestimmt. Im Normalbetrieb befinden sich die 3/2-Wege-Ventile 3.10 und 3.11 in ihrer jeweiligen Stel lung I. Um bspw. das Verstellorgan 1.1 bzw. die Kolbenstange 1.8 eine Bewegung ausführen zu lassen, die entsprechend Fig. 1 von oben nach unten verläuft, weist das 4/3-Wege-Steuer ventil 2.14 seine Stellung II auf. Der von der Steuer pumpe 2.3 erzeugte Steuerdruck pflanzt sich dann wie folgt fort: Von der Steuerpumpe 2.3 über die Druckleitung 2.11 zum Anschluß 2.14a, zu Anschluß 2.14d, zu Anschluß 3.11b, zu An schluß 3.11a, über Stellgliedleitung 2.12 zu Druckanschluß 2.9. Der für die Stellung des Stellgliedes 2.2 maßgebliche Differenzdruck zwischen den Druckanschlüssen 2.9 und 2.10 ergibt sich somit aus dem an Druckanschluß 2.10 herrschenden Druck. Der Druckanschluß 2.10 ist über die Stellgliedleitung 2.13 an den Anschluß 3.10a, über diesen an den Anschluß 3.10b, über diesen an den Anschluß 2.14c, über diesen an den Anschluß 2.14b und über diesen an das Reservoir 7 und somit an den Atmosphärendruck angeschlossen. Der für die Stellung des Stellgliedes 2.2 maßgebliche Differenzdruck entspricht in diesem Fall dem Steuerdruck. Der Druckverlauf für eine Bewegung der Kolbenstange 1.8 von unten nach oben wird durch eine Verstellung des 4/3-Wege-Steuerventiles 2.14 in dessen Stellung III initiiert und erfolgt in entsprechender Weise.
Für die Umkehr der Hubrichtung (sog. "Umsteuern") des Ver
stellorganes 1.1 des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 wird das
z. B. als Magnetventil ausgebildete 4/3-Wege-Steuerventil
2.14 schlagartig von seiner der einen Hubrichtung zugeordne
ten Stellung II (bzw. III) in seine der anderen Hubrichtung
zugeordneten Stellung III (bzw. II) geschaltet. Auf diese
Weise kann die Stellzeit des Stellgliedes 2.2 kurz gehalten
und das Umsteuern des Verstellorganes 1.1 rasch ablaufen.
Die Stellung I des 4/3-Wege-Steuerventils 2.14 wird im we
sentlichen dazu benötigt, das Verstellorgan 1.1 bei arbei
tender Arbeitspumpe 8.1 anzuhalten bzw. drucklos zu stellen.
In dieser Stellung I kann sich der in der vorangehenden
Stellung II oder III aufgebaute Steuerdruck über Anschluß
2.14b in das Reservoir 7 entspannen. Auf diese Weise
herrscht an beiden Druckanschlüssen 2.9 und 2.10 des Stell
gliedes 2.2 Druckgleichgewicht auf niedrigstem Druckniveau,
so daß das Stellglied 2.2 eine Nullförderung der Arbeitspum
pe 8.1 bewirkt.
Für den Fall, daß während einer von oben nach unten ablau
fenden Bewegung der Kolbenstange 1.8 im Auslaß 1.5 der Strö
mungswiderstand, z. B. durch eine Drossel, erhöht wird,
steigt der Druck in Zylinderraum 1.2 an. Dieser Druckanstieg
hat zur Folge, daß in der Kammer 1.9 ebenfalls der Druck
rasch ansteigt. Dieser Druckanstieg pflanzt sich durch die
in diesem Fall den Hochdruckbereich des Arbeitskreises 8
bildende Druckleitung 8.2 fort. Da das Vordruckregelventil
3.3 über das Rückschlagventil 3.4 und die Drossel 3.8 mit
dem Hochdruckbereich des Antriebskreises 8 kommuniziert,
kann dieses bei Erreichen des am Vordruckregelventil 3.3
eingestellten Druckschwellwertes öffnen. Durch den dabei
ausgelösten Druckabfall auf der Primärseite des Vordruckre
gelventils 3.2 und somit an der Drucksteuerleitung des
Druckregelventils 3.1 öffnet sich nahezu gleichzeitig das
Druckregelventil 3.1, so daß sich auf den Sekundärseiten des
Druckregelventils 3.1 und des Vordruckregelventils 3.3 ein
Regeldruck aufbauen kann. Dieser Regeldruck entspricht dabei
der Druckdifferenz, die sich zwischen dem über den am Vor
druckregelventil 3.3 voreingestellten Druckschwellwert hin
ausgehenden Druck im Hochdruckbereich des Arbeitskreises 8
und dem eingestellten Druckschwellwert ausbildet. Während
sich der Regeldruck aufbaut nimmt gleichzeitig die Druckdif
ferenz zwischen Primär- und Sekundärseite des Vordruckregel
ventils 3.3 ab, so daß dieses bei aufgebautem Regeldruck
schließt und nahezu zeitgleich ein Schließen des Druckregel
ventils 3.1 auslöst.
Der Regeldruck bewirkt über entsprechende Steuerleitungen
eine Verstellung des 3/2-Wege-Ventils 3.10 von seiner Stel
lung I in seine Stellung II, wodurch sich der Regeldruck von
Anschluß 3.10c auf Anschluß 3.10a und von diesem über die
Stellgliedleitung 2.13 an den Druckanschluß 2.10 fort
pflanzt. Auf diese Weise wird die Druckdifferenz zwischen
den Druckanschlüssen 2.9 und 2.10 des Stellgliedes 2.2 er
heblich reduziert, was eine entsprechende Verstellung der
Stellscheibe der Arbeitspumpe 8.1 zur Folge hat und eine
dementsprechende Reduzierung der Förderleistung der Arbeits
pumpe 8.1 bewirkt.
Für einen Totpunktdurchgang der Kolbenstange 1.8 wird das
4/3-Wege-Steuerventil 2.14 von seiner Stellung II in seine
Stellung III gebracht. Dadurch wird der an Druckanschluß 2.9
anliegende Steuerdruck über Anschluß 2.14b in das Reservoir
7 entspannt (siehe oben). Gleichzeitig können über das Rück
schlagventil 3.6 auch die Sekundärseiten des Druckregelven
tils 3.1 und des Vordruckregelventils 3.3 in das Reservoir 7
entspannt werden. Über das Rückschlagventil 3.6 entspannt
sich auch die Steuerleitung des 3/2-Wege-Ventils 3.10, so
daß dieses aufgrund des noch in der Stellgliedleitung 2.13
herrschenden Regeldruckes sowie aufgrund des jetzt an An
schluß 3.10b anliegenden Steuerdruckes über entsprechende
Steuerleitungen wieder in seine Stellung I verstellt wird.
Diese Maßnahme gewährleistet, daß auch in umgekehrter
Hubrichtung die zur Verstellung des Stellgliedes 2.2 erfor
derliche Druckdifferenz zwischen den Druckanschlüssen 2.9
und 2.10 rasch eingestellt werden kann.
Sobald der Druck in der nun zum neuen Hochdruckbereich gehö
renden Druckleitung 8.3 den vorgegebenen Druckschwellwert
übersteigt, öffnet wiederum das Vordruckregelventil 3.3 und
somit etwa gleichzeitig das Druckregelventil 3.2, so daß
sich sekundärseitig des Druckregelventils 3.2 und des Vor
druckregelventils 3.3 wiederum der Regeldruck aufbauen kann.
Dabei wird in diesem Fall das Wechselventil 3.12 von der
dargestellten Stellung in seine andere umgeschaltet. Der üb
rige Druckverlauf verläuft analog zu dem zuvor für eine von
oben nach unten gerichtete Bewegung der Kolbenstange 1.8 be
schriebenen Druckverlauf.
Mit dem Arbeitskreis 8 wirkt ein Spülkreis 4 zusammen, der
durch ein mit gestrichelten Linien gebildetes Rechteck her
vorgehoben ist. Der Spülkreis 4 enthält ein 3/3-Wege-Spül
ventil 4.1, das zwischen drei Stellungen I, II und III
verstellbar ist. In seiner Stellung I (dargestellt) sind die
Anschlüsse 4.1a bis 4.1c des 3/3-Wege-Spülventils 4.1 je
weils gesperrt. In der Stellung II (bei nach unten verstell
ten Schaltsymbolen) ist der Eingang 4.1b mit dem Ausgang
4.1c verbunden, während der Eingang 4.1a gesperrt ist. In
Stellung III (bei nach oben verstellten Schaltsymbolen) ist
der Eingang 4.1a mit dem Ausgang 4.1c verbunden, während der
Eingang 4.1b gesperrt ist.
Der Eingang 4.1a kommuniziert mit der Druckleitung 8.2 des
Arbeitskreises 8. In gleicher Weise kommuniziert Eingang
4.1b mit der Druckleitung 8.3 des Arbeitskreises 8. Zur Ver
stellung des 3/3-Wege-Spülventils 4.1 weist dieses Steuer
leitungen 4.4 und 4.5 auf, die jeweils über eine Drossel
stelle mit einer der Druckleitungen 8.2 und 8.3 kommunizie
ren. Der Ausgang 4.1c ist über Druckhalteventil 4.2 an das
Reservoir 7 angeschlossen. Außerdem kommuniziert der Ausgang
4.1c über Drosselstellen mit den Steuerleitungen 4.4 und
4.5.
Mit Hilfe des Spülkreises 4 wird dem Arbeitskreis 8 perma
nent Hydraulikfluid entzogen, wobei die entnommene Menge
über die als Rückschlagventile 2.4 bzw. 2.5 ausgebildeten
Füllventile ständig ersetzt wird. Durch den stetigen Aus
tausch des Hydraulikfluids kann im Arbeitskreis 8 anfallende
Wärmeenergie in das Reservoir 7 abgeführt und eine Überhit
zung des Arbeitskreises 8 und seiner Bestandteile verhindert
werden. Um eine Kühlung des im Hydraulikmittel-Reservoir 7
befindlichen Hydraulikmediums zu erzielen, ist im Reservoir
7 ein Wärmetauscher 7.1 angeordnet, der vorzugsweise von dem
von der Kolbenpumpe 1.13 angesaugten Fluid, im Ausführungs
beispiel verschmutztes Wasser, als Kühlmedium durchströmt
wird.
Die Entnahme des Hydraulikmediums läuft wie folgt ab:
Wenn die Druckleitung 8.2 den Hochdruckbereich des Arbeits kreises 8 bildet, wird über die damit kommunizierende Steu erleitung 4.4 das 3/3-Wege-Spülventil 4.1 in seine Stellung II verstellt. In dieser Stellung II ist die den Niederdruck bereich des Arbeitskreises 8 bildende Druckleitung 8.3 über Eingang 4.1b, Ausgang 4.1c und Druckhalteventil 4.2 mit dem Reservoir 7 verbunden, so daß Hydraulikmedium aus dem Nie derdruckbereich des Arbeitskreises 8 entweichen kann. Bei umgekehrter Hubrichtung nimmt das 3/3-Wege-Spülventil 4.1 in entsprechender Weise seine Stellung III ein, so daß wiederum dem Niederdruckbereich Hydraulikmedium entnommen wird.
Wenn die Druckleitung 8.2 den Hochdruckbereich des Arbeits kreises 8 bildet, wird über die damit kommunizierende Steu erleitung 4.4 das 3/3-Wege-Spülventil 4.1 in seine Stellung II verstellt. In dieser Stellung II ist die den Niederdruck bereich des Arbeitskreises 8 bildende Druckleitung 8.3 über Eingang 4.1b, Ausgang 4.1c und Druckhalteventil 4.2 mit dem Reservoir 7 verbunden, so daß Hydraulikmedium aus dem Nie derdruckbereich des Arbeitskreises 8 entweichen kann. Bei umgekehrter Hubrichtung nimmt das 3/3-Wege-Spülventil 4.1 in entsprechender Weise seine Stellung III ein, so daß wiederum dem Niederdruckbereich Hydraulikmedium entnommen wird.
Zur Verbesserung der Regel- bzw. Steuerdynamik des Spülkrei
ses 4 ist ein 3/3-Wege-Ausgleichsventil 4.3 vorgesehen, das
drei Anschlüsse 4.3a bis 4.3c aufweist und insbesondere
elektromagnetisch zwischen seinen Stellungen I, II und III
verstellbar ist. In seiner Stellung I (dargestellt) sind die
Anschlüsse 4.3a, 4.3b und 4.3c miteinander verbunden. In
Stellung II (bei nach unten verstellten Schaltsymbolen) ist
der Eingang 4.3b mit dem Ausgang 4.3c verbunden, während der
Eingang 4.3a gesperrt ist. In der Stellung III (bei der die
Schaltsymbole nach oben verstellt sind) ist der Eingang 4.3a
mit dem Ausgang 4.3c verbunden, während der Eingang 4.3b ge
sperrt ist.
Der Ausgang 4.3c des 3/3-Wege-Ausgleichsventils 4.3 ist
ebenfalls über das Druckhalteventil 4.2 mit dem Reservoir 7
verbunden. Der Eingang 4.3a des 3/3-Wege-Ausgleichsventils
kommuniziert mit der Steuerleitung 4.4 des 3/3-Wege-
Spülventils 4.1, während der Eingang 4.3b mit der Steuerlei
tung 4.5 des 3/3-Wege-Spülventils 4.1 kommuniziert.
Während das 3/3-Wege-Spülventil 4.1 über die in den Steuer
leitungen 4.4 und 4.5 herrschenden Drücke verstellt wird,
ist zur Verstellung des 3/3-Wege-Ausgleichsventils 4.3 eine
elektromagnetische Verstellung vorgesehen, wobei Sensoren
4.6 und 4.7 im Bereich der Zylinderräume 1.2 und 1.3 ange
ordnet sind. Diese Sensoren 4.6 und 4.7 detektieren die Tot
punktlagen der Kolbenstange 1.8 bzw. der davon angetriebenen
Kolben 1.11 und 1.12.
Das 3/3-Wege-Spülventil 4.1 arbeitet wie folgt mit dem
3/3-Wege-Ausgleichsventil 4.3 zusammen:
Beim Durchgang des Verstellorganes 1.1 bzw. der Kolbenstange 1.8 durch eine ihrer Totpunktlagen wird der vormalige Hoch druckbereich des Arbeitskreises 8 zum neuen Niederdruckbe reich und umgekehrt. Bis sich jedoch der Arbeitsdruck im vorherigen Niederdruckbereich aufgebaut hat und sich der Druck im neuen Niederdruckbereich auf das dafür vorgesehene Niederdruckniveau vom vorherigen Hochdruckbereich abgesenkt hat, vergeht eine bestimmte Zeitspanne. Innerhalb dieser Zeitspanne ist der Druck im neuen Niederdruckbereich größer als im neuen Hochdruckbereich, so daß die über die Druckdif ferenz zwischen den Steuerleitungen 4.4 und 4.5 vorgegebene Stellung des 3/3-Wege-Spülventils 4.1 noch der vorherigen Hubrichtung entspricht, so daß nunmehr Hydraulikmedium aus dem neuen, noch im Aufbau befindlichen Hochdruckbereich ent nommen wird. Dies führt zu einem ungewollten Ölmangel in Verbindung mit einem Druckeinbruch im Arbeitskreis 8.
Beim Durchgang des Verstellorganes 1.1 bzw. der Kolbenstange 1.8 durch eine ihrer Totpunktlagen wird der vormalige Hoch druckbereich des Arbeitskreises 8 zum neuen Niederdruckbe reich und umgekehrt. Bis sich jedoch der Arbeitsdruck im vorherigen Niederdruckbereich aufgebaut hat und sich der Druck im neuen Niederdruckbereich auf das dafür vorgesehene Niederdruckniveau vom vorherigen Hochdruckbereich abgesenkt hat, vergeht eine bestimmte Zeitspanne. Innerhalb dieser Zeitspanne ist der Druck im neuen Niederdruckbereich größer als im neuen Hochdruckbereich, so daß die über die Druckdif ferenz zwischen den Steuerleitungen 4.4 und 4.5 vorgegebene Stellung des 3/3-Wege-Spülventils 4.1 noch der vorherigen Hubrichtung entspricht, so daß nunmehr Hydraulikmedium aus dem neuen, noch im Aufbau befindlichen Hochdruckbereich ent nommen wird. Dies führt zu einem ungewollten Ölmangel in Verbindung mit einem Druckeinbruch im Arbeitskreis 8.
Um einen derartigen Ölmangel zu verhindern, wird das
3/3-Wege-Spülventil 4.1 in jeder Totpunktlage der Kolbenstange
1.8 in seine mittlere Stellung I gebracht, in der die Ver
bindungen der Druckleitungen 8.2 und 8.3 mit dem Reservoir 7
unterbrochen sind. Die Verstellung des 3/3-Wege-Spülventils
4.1 erfolgt durch eine entsprechende Schaltung des 3/3-Wege-Aus
gleichventils 4.3, dessen Verstellung von den Sensoren
4.6 und 4.7 exakt in der jeweiligen Totpunktlage der Kolben
stange 1.8 ausgelöst wird, unabhängig von den in den Druck
leitungen 8.2 und 8.3 und somit in den Steuerleitungen 4.4
und 4.5 herrschenden Drücken.
Bewegt sich beispielsweise die Kolbenstange 1.8 entsprechend
Fig. 1 von oben nach unten ist die Druckleitung 8.2 dem
Hochdruckbereich des Arbeitskreises 8 zugeordnet, das
3/3-Wege-Spülventil 4.1 befindet sich in seiner Stellung II und
das 3/3-Wege-Ausgleichsventil 4.3 befindet sich in seiner
Stellung II. Erreicht die Kolbenstange 1.8 ihre untere Tot
punktlage bzw. den Umsteuerbereich wird dieser bzw. die Tot
punktlage des Kolbens 1.11 vom Sensor 4.6 detektiert, wo
durch z. B. mit Hilfe von Elektromagneten das 3/3-Wege-Aus
gleichsventil 4.3 in seine Stellung III umgeschaltet
wird. Wenn das 3/3-Wege-Ausgleichsventil 4.3 seine Stellung
III einnimmt, ist sein Anschluß 4.3b gesperrt und der sich
in der Druckleitung 8.3 aufbauende Arbeitsdruck des neuen
Hochdruckbereiches kann über die damit kommunizierende Steu
erleitung 4.5 rasch ein Umschalten des 3/3-Wege-Spülventiles
4.1 in seine Stellung III bewirken, da in dieser Stellung
III gleichzeitig der vormalige Hochdruckbereich über den
Eingang 4.1a, den Ausgang 4.1c und über das Druckhalteventil
4.2 in das Reservoir 7 auf das Druckniveau des Niederdruck
bereiches entspannt wird. Diese Entspannung des vorangehen
den Hochdruckbereiches auf das Druckniveau des Niederdruck
bereiches ist auch deshalb sinnvoll, damit der weiter oben
beschriebene Regelkreis 3 nicht auf einen überhöhten Druck
im neuen Niederdruckbereich, der in der Folge einen entspre
chenden überhöhten Druckanstieg im neuen Hochdruckbereich
nach sich ziehen kann, reagiert.
Wenn das 3/3-Wege-Ausgleichsventil 4.3 seine Stellung I ein
nimmt, sind seine Anschlüsse 4.3a und 4.3b miteinander ver
bunden, mit der Folge, daß an den Steuerleitungen 4.4 und
4.5 des 3/3-Wege-Spülventils 4.1 ein Druckausgleich erfolgt
und dieses in seine Stellung I verstellt wird. Eine weitere
Entnahme von Hydraulikmedium aus der dem bisherigen Nieder
druckbereich des Arbeitskreises 8 zugeordneten Druckleitung
8.3 wird beendet, so daß sich dort rasch der neue Hochdruck
bereich ausbilden kann. Diese Stellungen I sind insbesondere
dann von Bedeutung, wenn die Arbeitspumpe 8.1 mit Nullförde
rung arbeiten soll.
Das Zusammenwirken zwischen dem 3/3-Wege-Spülventil 4.1 und
dem 3/3-Wege-Ausgleichsventil 4.3 bei dem Durchgang der Kol
benstange 1.8 durch ihren anderen Totpunkt läuft in entspre
chender Weise analog ab.
Damit die Steuerung der Arbeitspumpe 8.1 und somit die Hub
bewegungen der Kolbenstange 1.8 mit der Entnahme von Hydrau
likmedium durch den Spülkreis 4 aus dem jeweiligen Nieder
druckbereich des Arbeitskreises 8 besser koordiniert werden
kann, sind die Schaltvorgänge des 4/3-Wege-Steuerventils
2.14 und die Schaltvorgänge des 3/3-Wege-Ausgleichsventils
4.3 synchronisiert. Zu diesem Zweck werden die Schaltvorgän
ge beider Ventile 2.14 und 4.3 elektromagnetisch in Abhän
gigkeit von den Signalen der Sensoren 4.6 und 4.7 während
den jeweiligen Totpunktdurchgängen der Kolbenstange 1.8
gleichzeitig bewirkt.
Claims (23)
1. Doppeltwirkendes hydraulisches Antriebsaggregat, das ins
besondere in Form eines Kolben-Zylinder-Aggregates als Druck
umsetzer zum Antrieb einer langsam laufenden Kolbenpumpe
ausgebildet ist,
die Steuereinrichtung ist als hydraulischer Steuerkreis (2) ausgebildet und umfaßt
- - mit einem hydraulischen Arbeitskreis, in dem eine in zwei Förderrichtungen steuerbare Arbeitspumpe Hydraulikmedium zwischen zwei Kammern des Antriebsaggregates hin und her fördert und dabei eine Verstellung eines Verstellorganges des Antriebsaggregates zwischen zwei Totpunktlagen be wirkt, und
- - mit einer Steuereinrichtung, die mit der Arbeitspumpe zu sammenwirkt und in den Totpunktlagen des Verstellorganes jeweils eine Umkehrung der Förderrichtung des Hydraulikme diums im Arbeitskreis bewirkt,
die Steuereinrichtung ist als hydraulischer Steuerkreis (2) ausgebildet und umfaßt
- - ein hydraulisches Stellglied (2.2), das mit der Arbeits pumpe (8.1) steuernd zusammenwirkt, derart, daß die Hy draulikmittel-Förderung der Arbeitspumpe (8.1) nach Betrag und Richtung von dem Differenzdruck zwischen zwei Druckan schlüssen (2.9 und 2.10) des Stellgliedes (2.2) abhängt,
- - eine Steuerpumpe (2.3), deren saugseitiger Eingang mit ei nem Hydraulikmittel-Reservoir (7) verbunden ist,
- - ein 4/3-Wege-Steuerventil (2.14),
- - dessen erster Anschluß (2.14a) mit dem druckseitigen Ausgang der Steuerpumpe (2.3) verbunden ist,
- - dessen zweiter Anschluß (2.14b) mit dem Reservoir (7) verbunden ist,
- - dessen dritter Anschluß (2.14c) an den ersten Druckan schluß (2.10) des Stellgliedes (2.2) anschließbar ist und
- - dessen vierter Anschluß (2.14d) an den zweiten Druckan schluß (2.9) des Stellgliedes (2.2) anschließbar ist,
- - in seiner ersten Stellung (I) seinen ersten Anschluß (2.14a) sperrt, seinen zweiten Anschluß (2.14b) mit sei nem dritten Anschluß (2.14c) und mit seinem vierten An schluß (2.14d) verbindet,
- - in seiner zweiten Stellung (II) seinen ersten Anschluß (2.14a) mit seinem vierten Anschluß (2.14d) verbindet und seinen zweiten Anschluß (2.14b) mit seinem dritten Anschluß (2.14c) verbindet,
- - in seiner dritten Stellung (III) seinen ersten Anschluß (2.14a) mit seinem dritten Anschluß (2.14c) und seinen zweiten Anschluß (2.14b) mit seinem vierten Anschluß (2.14d) verbindet,
- - wobei das 4/3-Wege-Steuerventil (2.14) beim Erreichen der einen Totpunktlage des Verstellorganes (1.1) des An triebsaggregates (1) aus seiner zweiten Stellung (II) in seine dritte Stellung (III) geschaltet wird und beim Er reichen der anderen Totpunktlage aus seiner dritten Stellung (III) in seine zweite Stellung (II) geschaltet wird.
2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Sensoren (4.6 und 4.7) vorgesehen sind, welche die Tot
punktlagen des Verstellorganes (1.1) detektieren und ein da
mit korreliertes Signal generieren, das direkt oder mittel
bar ein Schalten des 4/3-Wege-Steuerventils (2.14) bewirkt.
3. Antriebsaggregat nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das 4/3-Wege-Steuerventil (2.14) elektromagnetisch betä
tigbar ist.
4. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitspumpe (8.1) und die Steuerpumpe (2.3) von ei
ner gemeinsamen Welle (8.5) angetrieben sind oder daß eine
in das Gehäuse der Arbeitspumpe (8.1) integrierte Füllölpum
pe gleichzeitig als Steuerpumpe (2.3) des Steuerkreises (2)
dient.
5. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Regeleinrichtung (3) vorgesehen ist, die zwischen
der Arbeitspumpe (8.1) und der einen Kammer (1.9) des An
triebsaggregates (1) und zwischen der Arbeitspumpe (8.1) und
der anderen Kammer (1.10) des Antriebsaggregates (1) an den
Arbeitskreis (8) angeschlossen ist und die, wenn der Druck
im Hochdruckbereich des Arbeitskreises (8) höher als ein
vorbestimmter Druckschwellwert ist, die Verbindung des mit
dem Reservoir (7) verbundenen Druckanschlusses (2.9 oder
2.10) des Stellgliedes (2.2) sperrt und über eine entspre
chende Regeldruckleitung (3.13, 3.14) letzteren Druckan
schluß (2.9 oder 2.10) mit dem Arbeitskreis (8) gedrosselt
verbindet.
6. Antriebsaggregat nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeldruckleitung (3.13, 3.14) ein Druckregelventil
(3.1, 3.2) enthält, das in Abhängigkeit eines vorbestimmten
Druckschwellwertes die Regeldruckleitung (3.13, 3.14) sperrt
oder mehr oder weniger gedrosselt öffnet.
7. Antriebsaggregat nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Sperren der Verbindung des jeweiligen Druckanschlus
ses (2.9 bzw. 2.10) des Stellgliedes (2.2) mit dem Reservoir
(7) und zur Verbindung dieses Druckanschlusses (2.9 bzw.
2.10) mit der Regeldruckleitung (3.13, 3.14) ein
3/2-Wege-Ventil (3.10, 3.11) vorgesehen ist,
- - dessen erster Anschluß (3.10a, 3.11a) mit dem jeweiligen Druckanschluß (2.9 oder 2.10) des Stellgliedes (2.2) ver bunden ist,
- - dessen zweiter Anschluß (3.10b, 3.11b) mit dem dritten oder vierten Anschluß (2.14c oder 2.14d) des 4/3-Wege-Steuer ventils (2.14) verbunden ist und
- - dessen dritter Anschluß (3.10c, 3.11c) mit der Regeldruck leitung (3.13, 3.14) verbunden ist,
- - in seiner ersten Stellung (I) seinen ersten Anschluß (3.10a, 3.11a) mit seinem zweiten Anschluß (3.10b, 3.11b) verbindet und seinen dritten Anschluß (3.10c, 3.11c) sperrt,
- - in seiner zweiten Stellung (II) seinen ersten Anschluß (3.10a, 3.11a) mit seinem dritten Anschluß (3.10c, 3.11c) verbindet und seinen zweiten Anschluß (3.10b, 3.11b) sperrt.
8. Antriebsaggregat nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinrichtung (3) zwei Druckregelventile (3.1 und
3.2), ein erstes und ein zweites, und zwei 3/2-Wege-Ventile
(3.10 und 3.11), ein erstes und ein zweites, aufweist, von
denen jeweils eines dem Hochdruckbereich und eines dem Nie
derdruckbereich des Arbeitskreises (8) zugeordnet ist, wobei
der zweite Anschluß (3.10b) des ersten 3/2-Wege-Ventils
(3.10) mit dem dritten Anschluß (2.14c) des 4/3-Wege-Steuer
ventils (2.14) und zusätzlich über ein Rückschlagven
til (3.7) mit dem dritten Anschluß (3.11c) des zweiten
3/2-Wege-Ventils (3.11) verbunden ist und der zweite Anschluß
(3.1b) des zweiten 3/2-Wege-Ventils (3.11) mit dem vierten
Anschluß (2.14d) des 4/3-Wege-Steuerventils (2.14) und zu
sätzlich über ein Rückschlagventil (3.6) mit dem dritten An
schluß (3.10c) des ersten 3/2-Wege-Ventils (3.10) verbunden
ist.
9. Antriebsaggregat nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der dritte Anschluß (3.10c) des ersten 3/2-Wege-Ventils (3.10), der zweite Anschluß (3.11b) des zweiten 3/2-Wege-Ventils (3.11) und der vierte Anschluß (2.14d) des 4/3-Wege-Steuerventils (2.14) über eine gemeinsame Verbindungsstelle miteinander verbunden sind, wobei zwi schen dieser Verbindungsstelle und dem dritten Anschluß (3.10c) des ersten 3/2-Wege-Ventils (3.10) der Ausgang des ersten Druckregelventils (3.1) angeschlossen ist und zwi schen dieser Anschlußstelle und der Verbindungsstelle ein Rückschlagventil (3.6) angeordnet ist, das in Richtung auf die Anschlußstelle sperrt, und
- - daß der dritte Anschluß (3.11c) des zweiten 3/2-Wege-Ventils (3.11), der zweite Anschluß (3.10b) des ersten 3/2-Wege-Ventils (3.10) und der dritte Anschluß (2.14c) des 4/3-Wege-Steuerventils (2.14) über eine gemeinsame Verbindungsstelle miteinander verbunden sind, wobei zwi schen dieser Verbindungsstelle und dem dritten Anschluß (3.11c) des zweiten 3/2-Wege-Ventils (3.11) der Ausgang des zweiten Druckregelventils (3.2) angeschlossen ist und zwischen dieser Anschlußstelle und der Verbindungsstelle ein Rückschlagventil (3.7) angeordnet ist, das in Richtung auf die Anschlußstelle sperrt.
10. Antriebsaggregat nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Schalten der Druckregelventile (3.1 und 3.2) diese
mit einem Vordruckregelventil (3.3) zusammenwirken, das ge
drosselt mit dem Hochdruckbereich und mit dem Niederdruckbe
reich des Arbeitskreises (8) verbunden ist und das in Abhän
gigkeit eines vorbestimmten Druckschwellwertes die Druckre
gelventile (3.1 und 3.2) schaltet, wobei das eine der Druck
regelventile (3.1 oder 3.2) geschlossen und das jeweils an
dere mehr oder weniger geöffnet ist.
11. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 0,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Wechselventil (3.12) vorgesehen ist, dessen erster
sperrbarer Ausgang mit dem Ausgang des ersten Druckregelven
tils (3.1) verbunden ist, dessen zweiter sperrbarer Ausgang
mit dem Ausgang des zweiten Druckregelventils (3.2) verbun
den ist und dessen Eingang mit dem Ausgang des Vordruckre
gelventils (3.3) verbunden ist.
12. Antriebsaggregat nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der am Vordruckregelventil (3.3) eingestellte vorbe
stimmte Druckschwellwert niedriger als der von der Regelein
richtung (3) im Hochdruckbereich des Arbeitskreises (8) ein
zustellende Druckschwellwert ist.
13. Antriebsaggregat nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckdifferenz zwischen dem von der Regeleinrichtung
(3) im Hochdruckbereich des Arbeitskreises (8) einzustellen
den Druckschwellwert und dem am Vordruckregelventil (3.3)
eingestellten vorbestimmten Druckschwellwert etwa gleich dem
im Hochdruckbereich des Steuerkreises (2) vorliegenden Steu
er-Druckwert ist.
14. Doppeltwirkendes hydraulisches Antriebsaggregat, das
insbesondere in Form eines Kolben-Zylinder-Aggregates als
Druckumsetzer zum Antrieb einer langsam laufenden Kolbenpum
pe ausgebildet ist, mit einem hydraulischen Arbeitskreis, in
dem eine steuerbare Arbeitspumpe Hydraulikmedium zwischen
zwei Kammern des Antriebsaggregates hin und her fördert und
dabei eine Verstellung eines Verstellorganes des Antriebsag
gregates zwischen zwei Totpunktlagen bewirkt, insbesondere
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß ein hydraulischer Spülkreis (4) zur Entnahme von Hy draulikmedium aus dem Niederdruckbereich des Arbeitskrei ses (8) vorgesehen ist, bei dem ein schaltbares 3/3-Wege-Spül ventil (4.1) einen mit der einen Kammer (1.9) des An triebsaggregates (1) kommunizierenden ersten Eingang (4.1a), einen mit der anderen Kammer (1.10) des Antriebs aggregates (1) kommunizierenden zweiten Eingang (4.1b) und einen über ein Druckhalteventil (4.2) mit einem Hydraulik medium-Reservoir (7) kommunizierenden Ausgang (4.1c) auf weist, wobei das 3/3-Wege-Spülventil (4.1) in einer den Totpunktlagen des Verstellorganes (1.1) des Antriebsaggre gates (1) zugeordneten ersten Stellung (I) alle Durchgänge sperrt, in einer der einen Antriebsrichtung zugeordneten zweiten Stellung (II) den zweiten Eingang (4.1b) mit dem Ausgang (4.1c) verbindet und den ersten Eingang (4.1a) sperrt und in einer der anderen Antriebsrichtung zugeord neten dritten Stellung (III) den ersten Eingang (4.1a) mit dem Ausgang (4.1c) verbindet und den zweiten Eingang (4.1b) sperrt,
- - daß Sensoren (4.6, 4.7) vorgesehen sind, welche die Tot punktlagen des Verstellorganes (1.1) des Antriebsaggrega tes (1) detektieren und ein damit korreliertes Signal ge nerieren, das direkt oder mittelbar ein Schalten des 3/3-Wege-Spülventils (4.1) bewirkt.
15. Antriebsaggregat nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem hydraulisch schaltbaren 3/3-Wege-Spülventil
(4.1), bei dem eine erste hydraulische Steuerleitung (4.4)
mit dessen ersten Eingang (4.1a) und eine zweite hydrauli
sche Steuerleitung (4.5) mit dessen zweiten Eingang (4.1b)
kommuniziert, das jeweils von einem der Sensoren (4.6 und
4.7) generierte Signal zum Schalten eines Ausgleichsventils
(4.3) dient, das einen mit der ersten Steuerleitung (4.4)
kommunizierenden ersten Eingang (4.3a) und einem mit der
zweiten Steuerleitung (4.5) kommunizierenden zweiten Eingang
(4.3b) aufweist und das in einer ersten Stellung (I) seine
Eingänge (4.3a und 4.3b) miteinander verbindet.
16. Antriebsaggregat nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichsventil (4.3) einen über das Druckhalteven
til (4.2) mit dem Reservoir (7) kommunizierenden Ausgang
(4.3c) aufweist und daß das Ausgleichsventil (4.3) in seiner
ersten Stellung (I) seine Eingänge (4.3a und 4.3b) mit sei
nem Ausgang (4.3c) verbindet.
17. Antriebsaggregat nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichsventil (4.3) in einer der einen Antriebs
richtung zugeordneten zweiten Stellung (II) seinen zweiten
Eingang (4.3b) mit seinem Ausgang (4.3c) verbindet und in
einer der anderen Antriebsrichtung zugeordneten dritten
Stellung (III) seinen ersten Eingang (4.3a) mit seinem Aus
gang (4.3c) verbindet.
18. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichsventil (4.3) elektromagnetisch schaltbar
ist.
19. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichsventil (4.3) als 3/3-Wege-Ventil ausgebil
det ist.
20. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß - wenn das Antriebsaggregat (1) eine langsamlaufende
Kolbenpumpe (1.13) zur Förderung eines Pumpmediums antreibt
- an die langsamlaufende Kolbenpumpe (1.13) druckseitig ein
Schwingungsdämpfer angeschlossen ist, der einen Blasenspei
cher (5) und ein diesem vorgeschaltetes Drosselrückschlag
ventil (6) aufweist.
21. Antriebsaggregat nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drosselrückschlagventil (6) aus einer Drossel (6.1)
und einem dazu parallel geschalteten Rückschlagventil (6.2)
besteht, wobei das Drosselrückschlagventil (6) derart zwi
schen dem Blasenspeicher (5) und der Druckseite der langsam
laufenden Kolbenpumpe (1.13) angeordnet ist, daß das Rück
schlagventil (6.2) in der Richtung vom Blasenspeicher (5)
zur Kolbenpumpe (1.13) öffnet.
22. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß - wenn das Antriebsaggregat (1) eine langsamlaufende
Kolbenpumpe (1.13) zur Förderung eines Pumpmediums antreibt -
das im Reservoir (7) enthaltende Hydraulikmedium im Wärme
austausch mit einem Wärmeaustauscher (7.1) steht, der von
dem von der langsamlaufenden Kolbenpumpe (1.13) geförderten
Pumpmedium durchströmt ist.
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|---|---|---|---|
| DE1997154277 DE19754277B4 (de) | 1997-12-06 | 1997-12-06 | Hydraulikanlage mit einem doppelt wirkenden hydraulischen Antriebsaggregat |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997154277 DE19754277B4 (de) | 1997-12-06 | 1997-12-06 | Hydraulikanlage mit einem doppelt wirkenden hydraulischen Antriebsaggregat |
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