DE1453656C3 - - Google Patents
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- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verstellung des Hubes von insbesondere umkehrbaren
Verstellpumpen verschiedener Größe mittels eines hydraulischen Servomotors, bestehend
aus einem mit der Verstellpumpe gekoppelten Stellkolben und einem vorgeordneten Steuerschieber in
Nachfolgekolbenbauweise, sowie einem einstellbaren Geber, der mit dem Steuerschieber und dem Stellkolben
über einen zweiarmigen Hebel gekoppelt ist, dessen wirksame Hebellängen innerhalb eines unabhängigen
unveränderlichen Bauteils veränderbar sind.
Für die Verstellung förderstromveränderlicher Pumpen sind eine Vielzahl im Prinzip verschiedenartiger
Verstelleinrichtungen gebräuchlich. Bei allen derartigen verstellbaren Pumpen ist für die Verstellung
entsprechend der Pumpengröße und dem jeweiligen Betriebsdruck ein Verstellmoment aufzubringen.
Das Verstellmoment ändert sich direkt proportional mit dem von der Pumpe gelieferten Druck und
kann insbesondere bei größeren Pumpen, welche heute im Druckbereich bis 500 bar Verwendung finden,
erhebliche Ausmaße annehmen. Hinzu kommen für schnelle Schwenkvorgänge noch die Kräfte für
die Massenbeschleunigung.
Insbesondere für Kurzzeitverstellungen von hydraulischen Verstellpumpen sind Einrichtungen der eingangs
genannten Art bekanntgeworden (deutsche Patentschrift 905 456). Solchen bekannten hydraulischen
Verstelleinrichtungen sind häufig zusätzliche korrigierende bzw. begrenzende Regeleinrichtungen
überlagert, z. B. für die Regelung nach konstanter Leistung, um die zur Verfügung stehende Antriebsleistung
für die Pumpe nicht zu überschreiten. Weiter sind zusätzliche Regeleinrichtungen zur Konstanthaltung
oder Begrenzung des Betriebsdrucks der Pumpe durch Verstellen der Pumpe selbst bekannt.
Bei den herkömmlichen Bauweisen wird das erwähnte aufzubringende Verstellmoment meist in der
Form aufgebracht, daß der Kraftangriff eines Servomotors in einem bei der jeweiligen Pumpentype sich
konstruktiv ergebenden Abstand vom Schwenkpunkt der Pumpe erfolgt. Durch diese konstruktiv bedingten,
bei den einzelnen Pumpentypen verschieden liegenden Kraftangriffspunkte ergeben sich auch entsprechend
der Pumpengröße verschieden große Verstellwege für die Stellmotoren.
So zeigt die genannte deutsche Patentschrift eine Regeleinheit für verschiedene Pumpengrößen, bei der
auch der Stellmotor unveränderlich ist. Die Gesamtlänge des zweiarmigen Hebels zwischen Geber,
Steuerschieber und Stellmotor ist unveränderlich. Zur Anpassung an verschiedene Pumpengrößen werden
die wirksamen Hebellängen verändert, indem der Drehpunkt des zweiarmigen Hebels verschoben wird.
Das hat den Nachteil, daß die Stelleinrichtung für die größte Pumpe auszulegen ist. Damit ist die Stelleinrichtung
für andere Pumpengrößen unnötig groß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einer Einrichtung der eingangs genannten Art die weitgehend von der Pumpengröße unabhängigen
Teile der Steuer- und Regeleinrichtung in einem gesonderten Signalteil für Pumpen unterschiedlicher
Größe in kompakter Bauweise zusammenzufassen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß der zweiarmige Hebel zwischen Geber (5, 6), Steuerschieber (4) und Stellkolben angeordnet
ist, wobei der Hebelarm zwischen Steuerschieber und Geber konstante Länge hat und der
Hebelarm zwischen Steuerschieber und Stellkolben veränderbar ist, der Steuerschieber und der Geber zu
einem von der Stellkraft oder Pumpe unabhängigen und nicht zu verändernden Bauteil vereinigt sind und
in dem Bauteil ein Leistungsbegrenzer und ein Druckbegrenzer an dem Hebelarmteil konstanter Länge
angreifen.
Zwar ist aus der britischen Patentschrift 538 229 bereits ein zweiarmiger Hebel bei derartigen Verstelleinrichtungen
bekanntgeworden, bei dem der Hebelarmteil zwischen Geber und Steuerschieber konstant
ist. Dort ist jedoch keine Anpassung an Pumpen unterschiedlicher Größe im Rahmen eines gesonderten
Bauteils vorgesehen, sondern nur durch Änderung der Länge des anderen Hebelarmteils eine Verstellung
der Leistungscharakteristik möglich.
Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 1 154 689 bekannt, mit der Verstelleinrichtung
Druck- und Leistungsregler zu koppeln und diese Regler auf den Geber einwirken zu lassen. Eine Verwendung
und Anpassung an verschiedene Pumpengrößen ist nicht vorgesehen. Der Erfindungsvorschlag
hat demgegenüber insbesondere den Vorteil, daß auch der Leistungsregler größenunabhängig ist, da
die Anpassung seiner Charakteristik durch die je-
weilige Hebelannlänge zwischen Steuerschieber und erfolgt mechanisch durch Wegevergleich ebenfalls
Stellkolben des Servomotors erfolgt. Der Erfindungs- proportional.
Vorschlag ermöglicht, verschiedene Pumpentypen mit Der Geber 5, 6 funktioniert so, daß über den KoI-
dem Steuer- und Regelglied als Signalbauteil aus- ben 6 der zweiarmige Hebel 13 verstellt wird. Die
zurüsten und mit diesem einzigen Bauteil alle ge- 5 Verstellung des Servomotors 2 erfolgt rfanrt durch
bräuchlichen Steuer- und Regelvorgänge zu beherr- Betätigung des im mittleren Drehpunkt des Hebels
sehen. Durch die Verwendung von nur einem Bauteil 13 angelenkten Steuerschiebers 4 proportional ent-
für eine Vielzahl von Pumpengrößen und Verstell- -:
_ · -■ ··=■— ' j:~. :-. -r.._
arten läßt sich dieses Bauteil in großer Stückzahl und sprechend der Übersetzung—=—. Je größer die
damit rationell fertigen. Die Ersatzteil- und Lager- io * sz
haltung ist dadurch sowohl für den Hersteller als . Pumpe ist, desto größer wird naturgemäß der Servoauch
für den Käufer vermindert. motor 2 werden. Somit muß der Abstand 52, da Sl
Eine beispielsweise Ausführungsform wird im fol- gleich bleibt, ebenfalls größer oder konstruktiv so
genden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. groß vorgesehen werden, daß der vom Servomotor
Es zeigt . 15 auszuführende Weg dem Verhältnis χ: y entspricht.
Fig. 1 schematisch eine Verstellpumpe mit Stell- Diesem P-Verstärker überlagert ist der als Meßkolben
und erfindungsgemäßem Steuer- und Regel- werk zu bezeichnende Leistungsbegrenzer 24, dessen
glied mit Steuerölentnahme aus dem Hochdruckkreis- Kolben 17, welcher vom jeweiligen Betriebsdruck belauf
und aufschlagt ist, gegen ein Federpaket, bestehend aus F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, 20 zwei Federn mit progressiver Charakteristik, gedrückt
wobei die Steuerölentnahme kombiniert in druck- wird. Durch diese zwei Federn wird in bekannter
losem Zustand von einer Hilfspumpe und bei vor- ' Weise eine angenäherte hyperbolische Regelcharaktehandenem
Hochdruck aus dem Hochdruckkreislauf ristik entsprechend N=q 'p—const erzielt Um einen
erfolgt. doppeltwirkenden Effekt in beiden Stellrichtungen zu Nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Fig. 1, ag erzielen, wird der Umlenkhebel 14 verwendet Der
jedoch ist auch bei F i g. 2 das Grundprinzip gleich. Federkraftschluß 8 gibt die Möglichkeit, entgegen
Nur die von Fig. 1 abweichenden Anordnungen der ursprünglich am Geber 5, 6 eingestellten Steuerwerden
in Verbindung mit F i g. 2 weiter unten noch größe eine Korrektur durch den Leistungsregler
beschrieben. Die Ausführung nach Fig. 1 ist für durchzuführen.
Reversierbetrieb ohne Hilfspumpe vorgesehen. Diese 30 Dem P-Verstärker ist weiter der Druckbegrenzer 12
Anordnung hat besonders für offene Kreisläufe Be- überlagert Die Druckbegrenzung soll grundsätzlich
deutung. über ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil 9 be-
Das Steuer- und Regelglied 1, welches in druck- kannter Bauart mit separatem Vorsteuerventil 22
losem Betriebszustand (Pumpe in Endlage) gezeich- erfolgen. Um eine verlustarme Druckregelung zu ernet
ist, enthält innerhalb eines Zylinders 3 einen 35 möglichen, muß jedoch gleichfalls ■ auf die Pumpe
Doppelkolben als Steuerschieber 3 für die Zufuhr Einfluß genommen werden. Der Ausgang des Druckvon
Steueröl zum Servomotor 2. Das Glied 1 enthält begrenzungsventils ist verbunden mit einem Kolben
weiter einen Geber 5 mit Verstellkolben 6, welcher 18 und einer Blende 11. Wenn nun ein größerer ölgegen
eine Feder 7 wirkt, und einen doppeltwirken- strom über das Druckregelventil gelangt, so entsteht
den Federkraftschluß 8. 40 an der Blende 11 ein Staudruck, welcher den Kolben
Ein weiterer Bestandteil des Steuer- und Regel- 18 über den Umlenkhebel 14 unter Mitnahme des
gliedes 1 ist der vom jeweiligen Betriebsdruck be- zweiarmigen Hebels 13 und des Steuerschiebers 4
aufschlagte Leistungsbegrenzer 24, ein vorgesteuertes gegen den Federkraftschluß 8 drückt
Druckregelventil 9 in bekannter Bauart, ein Stau- Die Blende 11 ist aus Stabilitätsgründen für den
ventil 10, eine Blende 11 und ein Kolben für die 45 Regelkreis vorgesehen, um die Druckbegrenzung
Druckregelung 18. eines kleinen ölstroms ausschließlich über das seiner
Der zweiarmige Hebel 13 bestimmt das Über- Funktion nach bekannte stabile vorgesteuerte Drucksetzungsverhältnis
von Regelweg χ zu Stellweg y im regelventil durchzuführen. Lediglich bei Überschrei-Verhältnis
Sl zu S2. Der Umlenkhebel 14 gewähr- ten des kleinen durch den Querschnitt der Blende 11
leistet eine Umlenkung des Kraftangriffs von Lei- 50 und durch die Federkraft am Federkraftschluß 8 bestungsbegrenzer
und Druckbegrenzer bei Reversier- stimmten ölstroms wird der Stellmotor das Kombetrieb.
Die beiden Regelglieder können also unab- mando erhalten, die förderstromveränderliche Pumpe
hängig von der Schwenkrichtung der Pumpe arbeiten. auf kleineren Förderstrom zu stellen.
Die Funktionen der einzelnen Bauelemente des Um bei eventuellem Versagen der Druckregelung
Steuer- und Regelgliedes 1 sind wie folgt: 55 durch die Pumpe einen größeren ölstrom direkt über
Damit die Pumpe aus dem eigenen Kreislauf das vorgesteuerte Druckregelventil 9 gelangen zu
Steueröl entnehmen kann, muß sie bei Anlaufvorgän- lassen, ist ein Stauventil 10 vorgesehen. In Situatiogen
zunächst voll ausgeschwenkt sein. Das erfolgt nen, in denen vom Verbraucher her kein öl entüber
die Feder 7 im Steuer- und Regelglied 1 und nommen wird oder beim Anfahren ist ein Niederüber
Feder 16 im Servomotor 2. Zur Steuerölent- βα druckgeber 21 mit dem Druckregler in Verbindung,
nähme aus dem Kreislauf muß ein auf die später so daß einerseits das benötigte Steueröl gefördert
beschriebene Druckregelung einwirkender Nieder- und einem Ölakku23 zugeführt wird und andererdruckgeber
Verwendung finden. seits die Pumpe durch den Druckregler in die O-Lage
Bei der Anordnung handelt es sich dem Grund- geschwenkt wird und nur so viel öl fördert, daß der
prinzip nach um einen Verstärker mit Rückführung, 65 Steuerdruck im ölakku gehalten wird. Der ölakku
welcher wegproportionales Verhalten zeigt und da- ist zur Überbrückung druckloser Betriebszustände,
her nach den Begriffen der Regeltechnik einen P-Ver- z.B. auch für das Überfahren der O-Lage bei Restärker
mit Rückführung darstellt. Die Rückführung versierbetrieb erforderlich. Die ^s;.der vetHW
Anschläge 19 and 20 dienen zur mechanischen Hubbzw. Förderstrombegrenzung beider Schwenkrichtuagen
der Pumpe.
Fig. 2 ist dadurch abweichend von Fig. 1, daß
statt der ausschließlichen Steuerölentaahme aus dem
Hochdruckkreislauf die kombinierte Steuerölentnahme aus dem Hochdruckkreislauf die kombinierte
Steuerölentnahme erfolgt, so daß in Betriebszuständen,
in denen der Betriebsdruck den Steuerdruck überschreitet, zur Steuerung Hochdrucköl aus d-Kreislauf
verwendet wird. Diese Anordnung hat c Vorteil, daß mit den bei Hochdrucksteuerun* sergebenden
kleineren Kolbenflächen des fen ; motors gearbeitet werden kann. Im Gegensatz V
Fig. 1 schwenkt der Geber mit seiner Feder 7
ruhendem Betriebszustand die Pumpe in die NuIIaso daß im Anfahrzustand nicht sofort eine Fördern
erfolgt. . . .
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Einrichtung zur Verstellung des Hubes von insbesondere umkehrbaren Verstellpumpen verschiedener
Größe mittels eines hydraulischen Servomotors, bestehend aus einem mit der Verstellpumpe
gekoppelten Stellkolben und einem vorgeordneten Steuerschieber in Nachfolgekolbenbauweise,
sowie einem einstellbaren Geber, der mit dem Steuerschieber und dem Stellkolben über
einen zweiarmigen Hebel gekoppelt ist, dessen wirksame Hebellängen innerhalb eines unabhängigen
unveränderlichen Bauteils veränderbar sind, dadurch ge kennzeichnet, daß der zweiarmige
Hebel zwischen Geber (5, 6), Steuerschieber (4) und Stellkolben angeordnet ist, wobei der
Hebelarm zwischen Steuerschieber (4) und Geber 5, 6) konstante Länge hat und der Hebelarm
zwischen Steuerschieber und Stellkolben veränderbar ist, der Steuerschieber (4) und der Geber
(5, 6) zu einem von der Stellkraft oder Pumpe unabhängigen und nicht zu verändernden Bauteil
(1) vereinigt sind und in dem Bauteil ein Leistungsbegrenzer (8, 17) und ein Druckbegrenzer
(9,12,18) an dem Hebelarmteil konstanter Länge angreifen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stellstange und Leistungsbegrenzer
bzw. Druckbegrenzer ein Umlenkhebel (14) angeordnet ist, derart, daß in der einen Schwenkstellung des zweiarmigen Hebels
(13) der Leistungsbegrenzer bzw. Druckbegrenzer unmittelbar auf die Stellstange einwirken und in
der anderen Schwenkstellung über den Umlenkhebel (14).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19511453656 DE1453656A1 (de) | 1951-01-28 | 1951-01-28 | Universal-Steuer- und Regelglied fuer foerderstromveraenderliche Pumpen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19511453656 DE1453656A1 (de) | 1951-01-28 | 1951-01-28 | Universal-Steuer- und Regelglied fuer foerderstromveraenderliche Pumpen |
DEST021787 | 1964-03-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1453656A1 DE1453656A1 (de) | 1969-04-30 |
DE1453656B2 DE1453656B2 (de) | 1974-05-09 |
DE1453656C3 true DE1453656C3 (de) | 1974-12-05 |
Family
ID=25752115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19511453656 Granted DE1453656A1 (de) | 1951-01-28 | 1951-01-28 | Universal-Steuer- und Regelglied fuer foerderstromveraenderliche Pumpen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1453656A1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3606755A (en) * | 1970-03-16 | 1971-09-21 | Sperry Rand Corp | Power transmission |
US3908519A (en) * | 1974-10-16 | 1975-09-30 | Abex Corp | Control systems for a variable displacement pump |
-
1951
- 1951-01-28 DE DE19511453656 patent/DE1453656A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1453656A1 (de) | 1969-04-30 |
DE1453656B2 (de) | 1974-05-09 |
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