DE3728207A1 - Ventilanordnung fuer zwei von einem gemeinsamen antrieb angetriebene leistungsgeregelte pumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für zwei von ei­ nem gemeinsamen Antrieb angetriebenen Pumpen mit veränderli­ chem Fördervolumen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Optimierung der Antriebsleistung ist es bekannt, die zur Verfügung stehende Antriebsleistung auf mehrere hydraulische Regelpumpen aufzuteilen, die entweder von einem einzigen Reg­ ler verstellt werden, indem die Summe der Drücke der beiden Pumpenkreisläufe verarbeitet wird, so daß von einer Summen­ leistungsregelung gesprochen wird, oder die jeweils von einem getrennten Regler abhängig vom Arbeitsdruck im jeweiligen Kreis gesteuert werden. Bei dieser Einzelregelung können die beiden hydraulischen Kreise unabhängig voneinander geregelt werden, so daß die Leistung in weiten Bereichen voll ausge­ nutzt werden kann (Baumaschinen + Bautechnik, Heft 11, Nov.76, Seiten 539-595). Solche Mehrkreissysteme finden insbesonde­ re für Baumaschinen wie Baggern Anwendung, bei denen mehrere Antriebe wie Fahrwerk, Drehwerk und hydraulische Zylinder für den Ausleger, den Löffelstiel und den Löffel unabhängig vonein­ ander und teilweise gleichzeitig betätigt werden.

Zur Einstellung des Fördervolumens jeder Reglerpumpe ist ein Stellzylinder vorgesehen, von dessen Kolben der Schwenkwinkel der Pumpe von einer Feder und den kolbenstangenseitig wirken­ den Arbeitsdruck der Pumpe in Richtung maximaler Fördermenge und von einem kolbenseitig wirkenden Druck in Richtung mini­ maler Fördermenge eingestellt wird. Zur Einsteuerung dieses Druckes ist ein Ventil vorgesehen, das den kolbenseitigen Zylinderraum mit der Arbeitsdruckleitung der Pumpe bzw. einem Tank verbindet. Die Verstellung des Ventils erfolgt gegen­ sinnig zu einer Feder mittels des Pumpenarbeitsdruckes. Damit schwenkt die Pumpe bei Erreichen des maximalen Betriebs­ druckes auf den vom Verbraucher benötigten Förderstrom zurück (Mannesmann-Rexroth "Antriebs- und Steuerungstechnik in mobi­ len Arbeitsmaschinen" RD 00315/9.82, Seiten 66-70).

Die Betätigung des Regelventils für den Leistungsregler kann auch so vorgenommen werden, daß der Arbeitsdruck der Pumpe einen am Verstellglied der Pumpe befestigten Zylinder beauf­ schlagt, dessen Kolben über einen Hebelarm auf das Regelventil wirkt. Mittels dieser Rückführung läßt sich die Regelkenn­ linie der Pumpe optimieren.

Aus der genannten Literaturstelle ist auch bekannt, daß in Systemen mit zwei Regelpumpen die installierte Antriebsleistung innerhalb bestimmter Grenzen auf die beiden Regelpumpen aufge­ teilt werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Ventilanordnung der eingangs geschilderten Art so weiterzu­ bilden, daß die von den Reglern der beiden Regelpumpen vorge­ gebene Aufteilung der Leistung bei Bedarf so verändert werden kann, daß die Leistung der einen Pumpe erhöht und gleichzeitig die Leistung der anderen Pumpe verkleinert wird. Dies soll mit einfachen Mitteln erfolgen.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß erhält die zweite Pumpe die Priorität insofern, als deren Regler auf höhere Leistung umschaltbar ist, wenn diese erhöhte Leistung in dem Arbeitskreis dieser Pumpe wün­ schenswert ist. Gleichzeitig wird die Leistung der anderen Pumpe entsprechend verringert, so daß insgesamt die zur Ver­ fügung stehende Antriebsleistung nicht überschritten werden kann. Der Prioritätspumpe wird somit eine konstante Leistung oder eine beliebige Teilleistung vorrangig zugeteilt. Über einen Steuerdruck wird dieser Pumpe eine weitere Erhöhung der Leistungsaufnahme über die Konstantleistung bzw. Teilleistung hinaus übertragen, während die andere Pumpe stets nur die Restleistung nutzen kann. Diese Anordnung ist in Verbindung mit verschiedenen Steuersystemen anwendbar, wie Drossel­ steuerung, load sensing usw.

Erfindungsgemäß wird die Leistungserhöhung der Prioritäts­ pumpe automatisch ausgelöst, indem beispielsweise die Ver­ stellung des einen Verbraucher steuernden Wegeventils, vor­ zugsweise über den Vorsteuerdruck dazu benutzt wird, ein Wegeventil zu schalten, von dem ein Steuerdruck freigegeben wird, der das Regelventil der Prioritätspumpe auf einen höheren Regelbeginndruck vorspannt und außerdem das Ventil der änderen Pumpe auf eine kleinere Fördermenge zurückregelt.

Erfindungsgemäß dient der Steuerdruck zur Einstellung des Druckbegrenzungsventils auf einen höheren Wert, das in einer Steuerdruckleitung zwischen der Druckleitung der Prioritäts­ pumpe und einem Stellkolben angeordnet ist, der entweder un­ mittelbar oder mittelbar über einen Hebelarm auf das Regel­ ventil der Zweitpumpe wirkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung gezeigt, in der ein hydrau­ lisches Zweikreissystem schematisch dargestellt ist.

Zwei Regelpumpen 1 und 2 sind von einem nicht dargestellten Antrieb gemeinsam angetrieben. Die Regelpumpe 1 ist die Hauptpumpe, die auf eine höhere Leistung, insbesondere 100% der Antriebsleistung ausgelegt ist. Über eine Leitung 3 ge­ langt das von der Pumpe 1 geförderte Druckmittel über Wege­ ventile zu nicht dargestellten Verbrauchern. Von den Wege­ ventilen ist nur ein Wegeventil 4 dargestellt.

Die Regelpumpe 2 ist für eine Teilleistung ausgelegt, und för­ dert Druckmittel über eine Leitung 5 und Wegeventile zu Ver­ brauchern. Es ist nur ein Wegeventil 6 dargestellt, das bei­ spielsweise das Drehwerk eines Baggers steuert, während dem Hydraulikkreis der Regelpumpe 1 die Arbeitszylinder für den Ausleger, den Stiel und den Löffel sowie Hydromotoren für den Fahrantrieb des Baggers zugeordnet sind.

Ist an die Regelpumpe 2 nur das Drehwerk des Baggers ange­ schlossen, so wird man deren Leistung so auslegen, daß bei Arbeiten im horizontalen Stand des Baggers eine günstige Geschwindigkeitsabstimmung zwischen dem Drehwerk und den ande­ ren Verbrauchern erreicht wird. Steht der Bagger aber in Schräglage und soll bei gestrecktem Ausleger mit gefülltem Löffel ausschwenken, so kann die Drehwerksbeschleunigung zu gering sein. Dann soll die Leistung der Regelpumpe 2 erhöht werden, um eine ausreichende Beschleunigung des Drehwerks zu erzielen. Ggfs. soll die Leistung der Regelpumpe 1 entspre­ chend zurückgeregelt werden. Der Ausleger benötigt in dem ge­ schilderten Zustand ohnehin nur geringes Fördervolumen.

Die Regelpumpe 1 ist mit einem Stellzylinder 10 zum Verändern des Schwenkwinkels der Pumpe und damit des Fördervolumens ver­ sehen. Der kolbenstangenseitige Zylinderraum 11 ist vom Betriebsdruck der Regelpumpe 1 in Richtung maximalen Fördervolumens und vom Druck im kolbenseitigen Zylinderraum 14 in Richtung minimalen Fördervolumens beauf­ schlagt. Die Einsteuerung des Druckes im Zylinderraum 14 er­ folgt über ein Proportional-Regelventil 15, das den Raum 14 über die Leitung 16 entweder mit dem Arbeitsdruck in der Lei­ tung 17 oder einem Tank T verbindet. Das Stellglied 19 der Regelpumpe trägt einen Stellzylinder 20, dessen Kolben 21 vom Arbeitsdruck in der Leitung 17 beaufschlagt ist und der auf einen Hebelarm 22 einwirkt, der bei 23 schwenkbar gelagert ist. Der Hebelarm 22 wirkt außerdem auf das Proportionalventil 15 gegensinnig zu einer Feder 25, die einstellbar ist.

Die Verstellung des Regelventils 15 erfolgt somit abhängig vom Betriebsdruck, so daß mit steigendem Betriebsdruck der Schwenkwinkel der Pumpe verringert und damit ihr Fördervolu­ men verkleinert wird.

Für die Regelpumpe 2 ist eine entsprechende Verstelleinrich­ tung mit Regelventil vorgesehen. Gleiche Bauteile tragen gleiche Bezugszeichen mit einem zusätzlichen Strich.

Von der Druckleitung 5 der Regelpumpe 2 zweigt eine Steuer­ druckleitung 28 ab, an die ein Zylinder 30 angeschlossen ist, dessen Kolben 31 derart auf den Hebelarm 22 wirkt, daß der den Kolben 31 beaufschlagende Druck in der Leitung 28 das Regelventil 25 so verstellt, daß die Regelpumpe 1 im Sinne einer Verringerung des Fördervolumens verstellt wird. Der Druck in der Leitung 28 wird von einem Druckbegrenzungsventil 33 bestimmt, das stromab einer Drossel 34 an die Leitung 28 angeschlossen ist. Im Normalfall stellt das Druckbegrenzungs­ ventil 33 den Druck in der Leitung 28 so ein, daß bei druck­ losem Betrieb der Regelpumpe 2 die Regelpumpe 1 den maximalen Leistungsbedarf hat, während bei einem Druckanstieg der Regel­ pumpe 2 über den Kolben 31 die Leistung der Regelpumpe 1 entsprechend zurück­ geregelt wird, wobei das Druckbegrenzungsventil 33 auf den normalen Regel­ beginndruck, unabhängig vom tatsächlichen Betriebsdruck der Regelpumpe 2, begrenzt. Die Verstellung des Wegeventils 6 erfolgt hydraulisch durch den in einem Vorsteuerdruckgeber 35 einstellbaren Steuerdruck. Hierzu ist der Geber 35 an eine Hilfspumpe 36 angeschlossen. Ferner ist an die Hilfspumpe 36 ein Wegeventil 38 angeschlos­ sen. Die Betätigung des Ventils 38 erfolgt durch den jeweils höheren Vorsteuerdruck. Die Vorsteuerdruckleitungen 37, 39 sind an ein Wechselventil 41 angeschlossen. Somit wirkt der aufgegebene Vorsteuerdruck auf das Ventil 38, um dies aus der dargestellten Lage in die andere Lage umzuschalten, in der die Leitung 40 über Leitung 9 mit der Hilfspumpe 36 verbunden wird. Die Lei­ tung 40 führt einerseits zu einem Hilfszylinder 42 für das Regelventil 15′, um dessen Feder 25′ auf einen höheren Druck umzuschalten. Außerdem führt die Leitung 40 zu einem Hilfs­ zylinder 43, mit dem die Feder des Druckbegrenzungsventils 33 auf einen erhöhten Wert vorgespannt wird.

Genügt die Leistungsaufnahme der Regelpumpe 2 nicht, weil z.B. der mit dem Wegeventil 6 verbundene Verbraucher eine zu ge­ ringe Beschleunigung aufweist, so wird durch den am Wegeven­ til 6 auftretenden Vorsteuerdruck das Ventil 38 umgeschaltet und damit der Steuerdruck zu den Zylindern 42 und 43 geführt. Damit wird das fernsteuerbare Druckbegrenzungsventil 33 auf seinen Maximalwert gebracht. Damit kann sich der Druck in der Leitung 28 und auf den Kolben 31 erhöhen, so daß über den Hebel 22 die Stelleinrichtung der Regelpumpe 1 zurückge­ schwenkt wird, um die Leistungsaufnahme der Regelpumpe 1 zu vermindern. Andererseits wird über den Steuerdruck im Zylinder 42 das Regelventil 15′ der Regelpumpe 2 auf einen höheren Regel­ beginndruck eingestellt, so daß die Leistungsaufnahme der Regelpumpe 2 auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, d.h., die Regelpumpe 2 wird erst bei Erreichen des von der Feder 25′ und dem Steuerdruck im Zylinder 42 eingestellten Druck zurückge­ regelt (Regelbeginndruck). Die Regelpumpe 2 hat somit stets die Priorität bezüglich des Leistungsbedarfs.

Claims (11)

1. Ventilanordnung für zwei von einem gemeinsamen Antrieb angetriebene leistungsgeregelte Pumpen, mit jeweils einem Regler für jede Pumpe mit einem Regelventil zum Einsteuern eines Steuerdruckes in der Pumpenverstelleinrichtung, die mit steigendem Betriebsdruck in Richtung kleinerer Förder­ menge verstellbar ist, und mit einer Einrichtung zur Auf­ teilung der Antriebsleistung innerhalb bestimmter Grenzen auf die beiden Regelpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von einer erhöhten Leistungsanforderung im zweiten vorrangigen Hydraulikkreis ein höherer Regelbeginndruck für die zweite Regelpumpe (2) einstellbar ist, wobei das Regelventil (15′) der zweiten Pumpe auf einen erhöhten Steuerdruck vorgespannt wird, und daß die erste Regel­ pumpe (1) entsprechend dem erhöhten Regelbeginndruck auf eine kleinere Leistungsaufnahme zurückgeregelt wird.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von einem in den Steuerdruckleitungen (37, 39) des zweiten Hydraulikkreises angeordneten Wegeventils (6) für einen oder mehrere Verbraucher dieses Pumpenkreises eine höhere Leistungsabnahme einstellbar ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der höhere Regelbeginndruck von einem Steuer­ druck (9) einstellbar ist, der abhängig von einem das Wege­ ventil (6) betätigenden Vorsteuerdruck zugeschaltet wird.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck über ein vom Vorsteuer­ druck geschaltetes Wegeventil (38) zuschaltbar ist.

5. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer von der Druckleitung (5) der zweiten Regelpumpe (2) abgezweigten Leitung (28) ein Druckbe­ grenzungsventil (33) vorgesehen ist, das zwischen zwei Druck­ werten umschaltbar ist und daß der von dem Druckbegrenzungs­ ventil einstellbare Druck das Regelventil (15) der ersten Regelpumpe (1) im Sinne einer Leistungsbegrenzung beaufschlagt.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (15′) der zweiten Regel­ pumpe (2) von dem Steuerdruck auf einen höheren Regelbeginndruck vorgespannt wird.

7. Ventilanordnung mit Regelventilen, die über einen Hebel­ arm von einem mit dem Verstellglied der Regelpumpe verbunde­ nen, vom Arbeitsdruck beaufschlagten Rückführungszylinder betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hebel­ arm (22) der ersten Regelpumpe (1) ein weiterer Zylinder (30) zusammenwirkt, dessen Kolben (31) mit dem von dem Druckbe­ grenzungsventil (33) eingestellten Druck beaufschlagt ist.

8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (33) und der Zylinder (30) über eine Drossel (34) an die Druckleitung (5) der zweiten Regelpumpe (2) angeschlossen sind.

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Regelpumpe (1) als Hauptpumpe und die zweite Regelpumpe (2) für eine Teilleistung ausgelegt sind.

10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpumpe für 100% der Antriebsleistung ausgelegt ist.

11. Ventilanordnung mit Wegeventilen, dadurch gekennzeichnet, daß diese sowohl in 6-Wege- oder 4-Wege-Funktion ausgerüstet sein können.