DE3501660A1 - Hydraulische anlage - Google Patents

Description

• Hydraulische Anlage
• Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlage zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Verbrauchers mit einem Druckspeicher, mit einer Pumpe, deren Fördermenge über ein verschiebbares Verstellelement mittels einer Stellkolbeneinrichtung veränderbar ist, wobei das Verstellelement durch ein federndes Mittel in eine Richtung vorgespannt ist und die Stellkolbeneinrichtung eine erste, ständig vom Druck am Druckanschluß der Pumpe beaufschlagte Wirkfläche und eine zweite, druckbeaufschlagbare Wirkfläche aufweist, ferner mit einem in Abhängigkeit vom Druck schaltbaren Sprungschaltventil mit zwei Schaltstellungen, mit dem in einer ersten Schaltstellung die zweite Wirkfläche der Stellkolbeneinrichtung mit einem drucklosen Rücklauf verbunden und in einer zweiten Schaltstellung druckbeaufschlagt ist, sowie mit einem zwischen Verbraucher und Pumpe angeordneten, in Richtung Pumpe sperrenden Rückschlagventil.
• Aus der DE-OS 25 21 367 ist eine hydraulische Anlage bekannt, die eine Radialkolbenpumpe mit regelbarer Fördermenge aufweist. Die Regelung erfolgt druck- und mengenabhängig. In der Versorgungsleitung zum Verbraucher ist zwischen einem in Richtung Pumpe sperrenden Rückschlagventil und dem Druckanschluß der Pumpe eine Blende angeordnet. Ferner ist ein Schaltventil vorgesehen, das in Abhängigkeit vom Verbraucherdruck eine Verbindung der zum Verbraucher und zu einer Stellkolbeneinheit führenden Leitung hinter der Blende mit einem drucklosen Rücklauf herstellt oder trennt.
• Das Verstellelement in Form eines Hubrings ist zur Veränderung des Förderstroms zwischen einer.Lage minimaler Exzentrizität und einer Lage maximaler Exzentrizität durch die Stellkolbeneinrichtung, die mit einer Federeinrichtung zusammenwirkt, stufenlos verschiebbar. An der Stellkolbeneinrichtung sind unterschiedliche Wirkflächen ausgebildet. Die kleinere Wirkfläche wird mit dem Druck vor der Blende, dem Pumpenausgangsdruck, beaufschlagt, während die größere Wirkfläche mit der Leitung hinter der Blende in Verbindung steht. Die Stellkolbeneinrichtung wirkt auf das Verstellelement zur Veränderung des Pumpenhubs in der Weise ein, daß bei steigendem Druckgefälle an der Blende der Pumpenhub-der Radialkolbenpumpe im Sinne einer Fördermengenverringerung verstellt wird. Die Federeinrichtung wirkt auf das Verstellelement im Sinne einer Fördermengenverringerung ein.
• Bei der bekannten Anlage ist es hinsichtlich der Leistungsaufnahme als nachteilig zu betrachten, daß der Druckanschluß bei ausreichend hohem Verbraucherdruck über die Blende mit dem Rücklauf verbunden ist, und daß eine Minimalförderung der Pumpe erforderlich ist, um eine aus der Lage minimaler Exzentrizität erfolgende Fördermengensteigerung der Pumpe zu ermöglichen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Pumpe in den Phasen ohne Volumenstrombedarf keine Förderung aufweist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das federnde Mittel auf das Verstellelement im Sinne einer Fördermengenvergrößerung einwirkt, daß das Verstellelement entweder eine einer maximalen Fördermenge zugeordnete Stellung oder eine Stellung einnimmt, in der die Pumpe keine Förderung aufweist, und daß in beiden Schaltstellungen des Sprungschaltventils der Druckanschluß und der Rücklauf voneinander getrennt sind. Es wird erreicht, daß in einer Phase ohne Volumenbedarf und bei genügend hohem am Verbraucher anstehenden Druck die zweite Wirkfläche mit dem Rücklauf verbunden und die erste Wirkfläche druckbeaufschlagt ist, so daß das Verstellelement in die Nullförderlage verschoben ist. Die Pumpe ist drucklos gestellt, so daß die Leistungsaufnahme nahezu Null wird, da nur die hydraulischen bzw. mechanischen Reibungsverluste zu überwinden sind. Eine Förderung in den Rücklauf tritt bei der erfindungsgemäßen Anlage nicht auf.
• Eine Weiterbildung der Erfindung, bei der von handelsüblichen Bauteilen Gebrauch gemacht werden kann, sieht vor, daß die Pumpe als Flügelzellenpumpe mit einem Verstellelement in Form eines Hubrings ausgebildet ist.
• Günstig hinsichtlich Fertigung und Montage ist eine Ausführungsform, bei der die Stellkolbeneinrichtung zwei sich diametral gegenüberliegende druckbeaufschlagbare Kolben, einen Stellkolben und einen Regelkolben, aufweist. Zweckmäßigerweise haben die Kolben unterschiedlich große Wirkflächen, wobei der über das Sprungschaltventil mit dem Verbraucher verbindbare Regelkolben die größere Wirkfläche aufweist.
• Ferner ist vorgesehen, daß das federnde Mittel dem über das Sprungschaltventil mit dem Verbraucher verbindbaren Regelkolben zugeordnet ist. Vorteilhaft hinsichtlich der Funktionsgüte ist eine hydraulische Anlage, bei der dem Regelkolben ein Anschlag zur Einstellung einer Nullförderung zugeordnet ist.
• Eine besonders einfache und sichere Ausbildung sieht die Ausbildung des Sprungschaltventils als 3/2-Sitzventil mit einem hydraulisch und von einer Steuer feder beaufschlagten Ventilschließglied vor, wobei die Steuerfeder eine teilweise fallende Kraft-Weg-Kennlinie aufweist.
• Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
• Die hydraulische Anlage weist eine stufenlos verstellbare Flügelzellenpumpe 1 mit einem Sauganschluß 2 und einem Druckanschluß 3 auf, der über ein in Richtung Pumpe sperrendes Rückschlagventil 4 mit einem Druckspeicher 5 und einem Verbraucher 6 über eine Druckmittelleitung verbunden ist. Bei Verbrauchern mit großem Volumen und Elastizitäten in den Leitungen kann auch auf den Speicher verzichtet werden.
• Die regelbare Flügelzellenpumpe 1 hat in Schlitzen eines Rotors radial verschiebbare Flügel, die an einer durch einen quer zur Rotorachse verschiebbaren Hubring 7 gebildeten Hubkurve anliegen und die zwischen Hubring 7 und Rotormantelfläche gelegene Arbeitszellen begrenzen, die seitlich von Gehäusebauteilen begrenzt sind.
• Die Flügelzellepumpe 1 ist mit einer auf das Verstellelement 8 in Form des Hubrings 7 einwirkenden Stellkolbeneinrichtung 9 versehen, die zwei sich diametral gegenüberliegende druckbeaufschlagbare Kolben, einen Stellkolben 10 und einen Regelkolben 11, umfaßt. Der Regelkolben 11 weist eine größere Wirkfläche als der Stellkolben 10 auf und ist von einem federnden Mittel 12 in Richtung Hubring 7 beaufschlagt. Der Regelkolben 11 ist gegen einen fest zum Gehäuse der Pumpe angeordneten Anschlag 13 anlegbar. Bei. Anlage des Hubrings 7 am Regelkolben 11 und des Regelkolbens 11 am Anschlag 13 ist der Hubring 7 zentrisch zur Rotorachse angeordnet; in dieser Stellung des Hubrings 7 erfolgt keine Förderung von Druckmittel.
• Der Stellkolben 10 ist über die Druckmittelleitung 15 ständig mit der vom Druckanschluß 3 über das Rückschlagventil 4 zum Verbraucher 6 führenden Leitung verbunden, während der Regelkolben 11 über ein Sprungschaltventil 16 entweder mit der zum Verbraucher 6 führenden Leitung oder mit einem zum Vorratsbehälter 17 führenden Rücklauf 18 verbunden ist.
• Das Sprungschaltventil 16 ist ein 3/2-Wege-Sitzventil, welches einen mit einem Schließglied 19 zusammenwirkenden, von einer Tellerfeder 20 beaufschlagten Steuerkolben 21 aufweist. Der Steuerkolben 21 wird vom Druck am Verbraucher 6 entgegen der von der Tellerfeder 20 ausgeübten Kraft beaufschlagt. Die Tellerfeder 20 weist eine teilweise fallenden Kraft-Weg-Kennlinie auf, so daß das Schließglied 19 schnell zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist, in denen es jeweils eine einen Ventilsitz aufweisende Öffnung 23,24 einer Ventilkammer 22 verschließt. Zwischen den beiden Öffnungen 23,24, von denen die eine 24 mit dem Rücklauf 18 verbunden ist, während die andere 23 mit dem Verbraucher 6 verbunden ist, mündet die zum Regelkolben 11 führende Leitung in die Ventilkammer 22. In der ersten, einem höherem Verbraucherdruck zugeordneten Schaltstellung ist eine Verbindung zwischen drucklosem Rücklauf 18 und Regelkolben 11 hergestellt, während in der zweiten, einem niedrigeren Verbraucherdruck zugeordneten Stellung eine Verbindung zwischen Regelkolben 11 und Verbraucher 6 hergestellt ist.
• Es sei zunächst die hydraulische Anlage mit abgeschalteter Flügelzellenpumpe 1, aber unter dem Einfluß eines am Verbraucher 6 und am Speicher 5 noch anstehenden Drucks betrachtet. Dieser Druck hält das Sprungschaltventil 16 in seiner ersten Schaltstellung, in der die Tellerfeder 20 eine nach unten durchgebogene Lage einnimmt und in der der Regelkolben 11 mit dem Rücklauf 18 verbunden ist und keine Verbindung zum Verbraucher 6 hat. Der am Stellkolben 10 der Pumpe anstehende Verbraucherdruck bewirkt eine Verschiebung des Hubrings 7 gegen die Kraft des federnden Mittels 12 bis zur Anlage des Regelkolbens 11 am Anschlag 13. In dieser Stellung des Hubrings 7 läuft die Pumpe ohne Förderung und somit drucklos; zur Schmierung ist das Gehäuse ölgefüllt und die umlaufenden Teile sind ölbenetzt.
• Bei zum Beispiel infolge Druckmittelentnahme durch den Verbraucher fallendem Verbraucherdruck und Erreichen des unteren Umschaltpunkts des Sprungschaltventils wird die Abnahme der hydraulisch auf den Steuerkolben 21 des Sprungschaltventils 16 aufgebrachten Kraft ein Springen der Tellerfeder 20 in die nach oben durchgebogene Stellung und damit ein Schalten des Sprungschaltventils 16 bewirken, so daß die Verbindung Rücklauf-Regelkolben unterbrochen und die Verbindung Verbraucher-Regelkolben hergestellt wird. Der vom Verbraucherdruck beaufschlagte Regelkolben verschiebt aufgrund seiner größeren Wirkfläche mit Unterstützung des federnden Mittels 12 den Hubring 7 gegen die gegenüber wirkende Stellkolbenkraft bezüglich der Darstellung nach links in die Position, die eine maximale Fördermenge gewährleistet. Bei Erreichen des oberen Umschaltpunktes des Sprungschaltventils schaltet das Ventil schlagartig von der zweiten in die erste Schaltstellung, in der der Regelkolben 11 mit dem Rücklauf 18 verbunden ist, so daß der Hubring 7 vom Stellkolben 10 in die Nullförderlage gebracht wird.
• Um eine Förderung der Pumpe bei druckentlastetem Verbraucher 6 sicherzustellen, wird der Regelkolben 11 von dem federnden Mittel 12 derart beaufschlagt, daß der Hubring 7 im drucklosen Zustand der Pumpe aus seiner Nullförderstellung vom Anschlag 13 weg in eine Förderstellung verschoben wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Hydraulische Anlage zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Verbrauchers mit einem Druckspeicher, mit einer Pumpe, deren Fördermenge über ein verschiebbares Verstellelement mittels einer Stellkolbeneinrichtung veränderbar ist, wobei das Verstellelement durch ein federndes Mittel in eine Richtung vorgespannt ist und die Stellkolbeneinrichtung eine erste, ständig vom Druck am Druckanschluß der Pumpe beaufschlagte Wirkfläche und eine zweite, druckbeaufschlagbare Wirkfläche aufweist, ferner mit einem in Abhängigkeit vom Verbraucherdruck schaltbaren Sprungschaltventil mit zwei Schaltstellungen, mit dem in einer ersten Schaltstellung die zweite Wirkfläche der Stellkolbeneinrichtung mit einem drucklosen Rücklauf verbunden und in einer zweiten Schaltstellung druckbeaufschlagt ist, sowie mit einem zwischen Verbraucher und Pumpe angeordneten, in Richtung Pumpe sperrenden Rückschlagventil, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das federnde Mittel (12) auf das Verstellelement (8) im Sinne einer Fördermengenvergrößerung einwirkt, daß das Verstellelement (8) entweder eine einer maximalen Fördermenge zugeordnete Stellung oder eine Stellung einnimmt, in der die Pumpe keine Förderung aufweist, und daß in beiden Schaltstellungen des Sprungschaltventils (16) der Druckanschluß (3) und der Rücklauf (18) voneinander getrennt sind.
2. 2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpe als Flügelzellenpumpe (1) mit einem Verstellelement (8) in Form eines Hubrings (7) ausgebildet ist.
3. 3. Hydraulische Anlage nach einem pder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Stellkolbeneinrichtung (9) zwei sich diametral gegenüberliegende druckbeaufschlagbare Kolben, einen Stellkolben (10) und einen Regelkolben (11), aufweist.
4. 4. Hydraulische Anlage nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kolben unterschiedlich große Wirkflächen aufweisen, wobei der über das Sprungschaltventil (16) mit dem Verbraucher (6) verbindbare Regelkolben (11) die größere Wirkfläche aufweist.
5. 5. Hydraulische Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das federnde Mittel (12) dem über das Sprungschaltventil (16) mit dem Verbraucher (6) verbindbaren Regelkolben (11) zugeordnet ist.
6. 6. Hydraulische Anlage nach Anspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß dem Regelkolben (11) ein Anschlag (13) zur Einstellung einer Null- förderung zugeordnet ist.
7. 7. Hydraulische Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Sprungschaltventil (16) als 3/2-Sitzventil mit einem hydraulisch und von einer Steuerfeder (20) beaufschlagten Ventilschließglied (19) ausgebildet ist, wobei die Steuerfeder (20) eine teilweise fallende Kraft-Weg-Kennlinie aufweist.