DE1498288C3

DE1498288C3 - Regelsystem für konstante hydraulische Leistung

Info

Publication number: DE1498288C3
Application number: DE19651498288
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Heller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-06-19
Filing date: 1965-06-19
Publication date: 1975-08-14
Also published as: GB1148324A; DE1498288A1; DE1498288B2

Description

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Regelsystem zum Konstanthalten der Leistung einer verstellbaren Hydropumpe, deren der Fördermenge entsprechende Größe der an einer in die Pumpenförderleitung eingesetzten Drossel auftretende Druckunterschied ist, der sich proportional der zweiten Potenz der Fördermenge ändert, während die vom Druck abhängige Größe diesem in erster Potenz proportional ist.

Es ist ein druckmittelbetätigtes Regelsystem zum Erzeugen einer bestimmten Abhängigkeit zwischen Druck und Menge eines eine Leitung durchströmenden Druckmittels bekannt. Dabei ist die der Menge entsprechende Größe der an einer in die Leitung eingesetzten Drossel auftretende Druckunterschied, der sich proportional der zweiten Potenz der Menge ändert, während die vom Druck abhängige Größe diesem in erster Potenz proportional ist. Durch dieses System wird im Zusammenhang mit weiteren Gliedern eine Druckregelung bestimmten Verhaltens erzielt.

Des weiteren sind auch sogenannte Verhältnisregler bekanntgeworden, die Multiplikationsgeräte besitzen, denen beide Eingangsgrößen als Drücke zugehen. Der normalerweise von einer Durchflußpumpe herrührende Druck wird in einem Verhältnisrelais mit einem vom anderen Druck abhängigen Faktor multipliziert. Im Regelgerät sind unter anderem zwei Waagebalken und diverse druckbeaufschlagte Bälge vorgesehen, die zum Teil einem Drehmomentvergicich dienen, wobei durch Verändern eines der Drücke sich das Verhältnis des anderen Druckes zu einem Ausgangsdruck verstellen läßt.

Ferner ist ein Multipliziergerät bekanntgeworden, das betimmtc Gleichungen rein pneumatisch verwirklicht. Es enthält zwei Membran-Kammern, in

fio denen zwei Drücke in Kräfte umgeformt werden, welche an einem einseitig gelagerten Hebel entgegengesetzte Drehmomente erzeugen. Durch bestimmte Hilfsglicder wird das von der einen Kroft auf den Hebel übertragene Drehmoment gleich dem Produkt aus den beiden obengenannten Kräften gemacht. Die Bewegung des Hebeis wird von einem Düse-Prallplaiten-System abgegriffen, der Ausgangsdruck wird verstärkt und je nach Erfordernissen mit einem oder

mit zwei Eingängen des Gerätes verbunden (Hengstenberg, Messen und Regeln in der chemischen Technik, Berlin 1964, S. 1306, 1202, 1203). Es ist auch eine hydraulische Regeleinrichtung mit Kraft- und Meßkolben und hyperbolischer Regelcharakteristik für eine hydrostatische Pumpe bekanntgeworden, bei dem zwischen dem Kraft- und Meßkolben ein Kopplungsgestänge vorhanden ist, das eine hyperbolisch mit dem Kraftkolbenhub sich ändernde Belastung des Meßkolbens bewirkt und einen schräg zu den anderen Gestängeorganen verlaufenden, federnd ausgebildeten Hebel aufweist. Damit soll die von einem Antriebsmotor für die Pumpe aufzubringende Leistung konstant gehalten werden, um den Motor beispielsweise mit optimalem Wirkungsgrad betreiben zu können (deutsche Patentschrift 1 077 021).

Mit einer derartigen Regeleinrichtung kann jedoch nur dann eine Leistungsregelung durchgeführt werden, solange die Drehzahl des Antriebsmotors konstant ist. Ändert sich diese, so kann die Bedingung Druck mal Fördermenge = konstant nicht mehr eingehalten werden.

Im übrigen ist es bekannt, Drosselregelungen zum Konstanthalten einer Größe zu benutzen, bei denen in der Förderleitung feste oder verstellbare Drosseln angeordnet sind. Das Verstellen der Drossel erfolgt dabei beispielsweise durch einen Servokolben, der einer Druckdifferenz ausgesetzt ist, die durch ein vom Antriebsmotor der Pumpe angetriebenes Gerät erzeugt wird und am Kolben durch eine Feder ausgeglichen wird. Der Servokolben betätigt in Abhängigkeit von Änderungen der Drehzahl des Antriebsmotors die Drossel und beeinflußt dadurch einen Fördermengenbegrenzer, der die Pumpenfördermenge so verändert, daß die Drehzahl des Antriebsmotors auf einem gewünschten Wert konstant gehalten wird (deutsche Patentschrift 1 095 670).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein druckmittelbetätigtes Regelsystem zu schaffen, das die hydraulische Leistung einer verstellbaren Pumpe unter allen Betriebsbedingungen, also auch bei ungleichförmiger Antriebsdrehzahl der Pumpe, stets genau konstant hält.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß im Regelsystem ein Umformer angeordnet ist, der eine der Größen auf die Potenz der anderen bringt und der zwei zueinander im rechten Winkel liegende, den Abstand zweier Anschläge bestimmende Abtastflächen hat, und daß die beiden Größen über einen im Regler längsverschiebbaren, druckbeaufschlagten Kolben einem Meßglied aufgeprägt werden, auf welches sie in an sich bekannter Weise ein einstellbares Produkt bildend einwirken.

Auf diese Weise wird ein unkompliziertes Regelsystem geschaffen, das auf einfache und sichere Weise die geforderte Bedingung erfüllt.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Umformer als rechter Winkel ausgebildet ist und mit seinem rechten Winkel am Kolben drehbar gelagert ist und wenn eine seiner Katheten auf einer gehäusefesten Tastspitze gleitet.

Weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung' ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.

Das System kann so ausgeführt werden, daß an Stelle mechanischer Stellkräfte, wie sie z. B. zum Einstellen der Leitung vorgesehen sind, hydraulische Stellkräfte Anwendung finden."Es wird dadurch vollhydraulisch.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Sie zeigt in

Fi g. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines druckmittelbetätigten Regelsystems,

F i g. 2 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeipiel,
ίο F i g. 3 ein Leistungsdiagramm.

In Fig. 1 stellt 10 eine verstellbare Axialkolbenpumpe bekannter Bauart dar, die von einem beliebigen Motor H angetrieben ist. Die Verstellung des Stellglieds — das ist das schwenkbare Pumpengehäuse — erfolgt über einen Servomotor 60 mittels Hebel.

Das Regelsystem ist im wesentlichen in einem Gehäuse 12 untergebracht, in dessen unterem Teil eine Bohrung 13 liegt. In dieser gleitet ein als Regelkolben ausgebildeter Differentialkolben, dessen Kolbenteil 14 großen Durchmessers Druckkammern 13' und 13" begrenzt. Ein Kolbenteil IS kleineren Durchmessers des Differentialkolbens ist in einer Gehäusebohrung 18 geführt. Es ragt stets aus dem Gehäuse 12 heraus und endet in einem Kopf 19, in dem eine zur Längsachse des Differentialkolbens senkrecht verlaufende Bohrung 20 angeordnet ist, in der ein als Meßkolben dienender Steuerschieber 21 gleitet. Die Bohrung 20 ist über einen im Kolbenteil 15 liegenden Kanal 22 mit der Druckkammer 13' verbunden. Ein weiterhin im Kolbenteil 15 angeordneter Kanal 23 verbindet die Druckkammer 13" mit dem unterhalb einer Ringnut 24 der Bohrung 20 liegenden Teil der Bohrung 20.

Der Steuerschieber 21 endet im Innern der Bohrung 20 in einer Druckfläche F₂, von der Längsnuten 25 ausgehen, die sich über einen Teil seiner Länge erstrecken. Sie enden in Ruhelage des Steuerschiebers etwas unterhalb der oberen Ringkante der Ringnut 24. Ferner ist am Steuerschieber eine Ringnut 26 angebracht, deren Unterkante eine Steuerkante 26' bildet. Das aus dem Kopf 19 ragende Ende des Steuerschiebers 21 legt sich unter Zwischenschaltung einer Rolle oder Kugel auf einen Meßbalken 27. Dieser stellt einen einarmigen Hebel dar und ist mittels eines gehäusefesten Gelenks 28 schwenkbar gelagert. Sein freier Arm legt sich auf eine Feder 29, deren Vorspannung durch eine Stellschraube 30 veränderbar ist. Der Abstand ihrer Kraftwirkungsrich-5" lung vom Gelenk 28 ist mit α bezeichnet.

Auf dem Kopf 19 befindet sich eine Konsole 31,

an deren oberem Ende ein Gelenk 32 angeordnet ist.

In diesem Gelenk, ist schwenkbar ein als Umformer ausgebildetes rechtwinkliges Dreieck 33 gelagert, derart, daß sein rechter Winkel am Gelenk 32 liegt und eine Hypotenuse dem Gehäuse zugewandt ist.

Die Ecken des Dreiecks sind im Uhrzeigersinn mit A, B und C bezeichnet. A liegt am rechten Winkel.

Die Kathete AC liegt auf einer Tastspitze 34, die selbst fest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist.

Auf die Kathete AB legt sich die Tastspitze 35 einer Rückführstange 36, die in einer zur Bohrung 13 des Differentialkolbens senkrecht verlaufenden Bohrung 37 des oberen Gehäuscteils geführt ist. Die Rückführstange durchdringt auch eine Bohrung 38, die eine Erweiterung der Bohrung 37 darstellt und in der eine Stcuerhülse 39 gleitet. Diese unterteilt die Zylinderbohrung in Druckkammern· 40 und 41.

Gegen die Steuerhülse drückt eine in der Druckkammer 41 gelagerte Meßfeder 42. Die Vorspannung dieser Feder ist durch die Lage der Steuerhülse bestimmt. Die Steuerhülse selbst hat eine .mittige Bohrung 43, in der die Stange 36 gleitet. Am Umfang der Steuerhülse 39 ist eine Ringnut 44 eingearbeitet, von der radiale Bohrungen 45 zu einer in der Bohrung 43 angeordneten Ringnut 46 führen. Deren unterer, als Steuerkante dienender Bund ist mit 46' bezeichnet. Die Bohrung 43 hat an ihrem der Meßfeder abgewandten Ende eine Erweiterung 47, deren innere Flanke eine Steuerkante 47' bildet. An der Stange 36 ist ein Einstich 48 angeordnet, so daß dort eine obere Steuerkante 48' und eine untere Steuer-' kante 48" entstehen. Diese arbeiten mit den Steuerkanten 46' bzw. 47' der Steuerhülse zusammen. Am Einstich 48 durchdringt eine radiale Bohrung 49 die Rückführstange; von dieser radialen Bohrung verläuft eine axiale Bohrung 50 durch die Rückführstange zu deren oberem Ende. Die Ringnut 44 der Steuerhülse überstreicht eine im Gehäuse liegende Bohrung 51, die zu einem Behälter führt.

Im Gehäuse 12 befindet sich — parallel zur Bohrung 38 und in einigem Abstand von dieser — eine Bohrung 52. Sie ist über einen Kanal 53 mit der Bohrung 37 verbunden; dieser Kanal mündet im unteren Teil der Bohrung 52, in der ein Schaltkolben 54 gleitet. Dieser hat an seinem Umfang eine Ringnut 55. Seine obere Stirnfläche wird durch die Kraft einer Feder 56 belastet, deren Vorspannung durch eine Schraube 57 veränderbar ist. Etwas unterhalb der Mündung des Kanals 53 in die Bohrung 52 ist in die Bohrung eine Ringnut 58 eingearbeitet, von der eine Leitung 59 zum unteren Teil eines Servomotorzylinders 60 führt. In diesem gleitet ein Kolben 61, dessen Kolbenstange auf einen Hebel zum Schwenken des Pumpengehäuses einwirkt.

Vom unteren Teil der Bohrung 52 führt ein Kanal 62 in den Druckraum 13' der Bohrung 13. In den Kanal 62 mündet ein vom oberen Teil der Bohrung 38 kommender Kanal 63. Vom unteren Teil der Bohrung 38 führt eine Leitungsverbindung 64 zur Pumpendruckleitung 65. Unterhalb dieser verläuft eine Leitung 67, die vom Kanal 62 ausgeht und ebenfalls in die Pumpendruckleitung 65 mündet. Zwischen den beiden Mündungsstellen dieser Leitungen in die Pumpendruckleitung ist eine Drossel 66 eingeschaltet.

Die Tastspitzen 34, 35 und das Gelenk 28 liegen in einer Ebene, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Differentialkolbens 14/15 steht, übereinander.

Am Dreieck ABC sind folgende Strecken gestrichelt eingezeichnet: Eine Strecke m+n als Teil einer gedachten, die beiden Tastspitzen 34 und 35 verbinden Geraden. Ihre Endpunkte sind mit B' und C bezeichnet. Senkrecht auf der Strecke B'C steht eine Strecke A, die vom Gelenk 32 bzw. vom -Punkt A ausgeht und die Strecke m + n in die Abschnitte m, η zerlegt. Letztere bilden zusammen die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen Höhe h ist. Gemäß dem Höhensatz ist das Quadrat der Höhe h gleich dem Produkt aus den Katheten m und /z; es ist dann m gleich dem Quotienten aus dem Quadrat der Höhe und der Kathete« (m—h²:n). Die Strecke η ist in jeder Stellung des Differentialkolbens 14/15 konstant, da sicli der Punkt A, d. h. das Gelenk 32, immer parallel zur Längsachse des Kolbens 14 bewegt. Veränderlich sind bei dessen Bewegung lediglich die Strecken h und m. Somit ist h der Quadratwurzel der Länge m proportional (Λ = \_m · const.) oder in proportional dem Quadrat von A (m — h- · const.). Fördert die Pumpe, so tritt in der Pumpendruckleitung 65 beim Durchströmen der Drossel 66 ein Druckabfall ein, d. h., in der Leitung 64 herrscht ein höherer Druck, der in der Folge mit P₁ bezeichnet sei, als in der Leitung 67 mit dem Druck p_r

ίο Zum Konstanthalten der hydraulischen Leistung (N) ist es erforderlich, das Produkt der beiden Variablen p., (Druck hinter der Drossel) und Q (Fördermenge der Pumpe) konstant zu halten. Ist diese Bedingung erfüllt, so erhält man in einem Diagramm (Fig. 3) mit Q als Abszisse und p., als Ordinate eine Hyperbel.

Um den bei bekannten Drehmomentregelungen störenden Einfluß auftretender Drehzahlschwankungen der Antriebsmaschine zu eliminieren, wird die Menge am Pumpenausgang mit Hilfe der genannten Drossel gemessen. Fördermenge und Förderdruck müssen nur in geeigneter Weise miteinander multipliziert werden, um die Bedingung N=Q · p₂ = const. zu erfüllen. Zu diesem Zweck sollen diese beiden Größen ein Meßmoment am Meßbalken 27 bilden.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Druck p.₂ über den Meßkolben 21 als Kraft auf den Meßbalken gebracht. Der Hebelarm A muß demzufolge die Fördermenge darstellen. Da jedoch die Mengenmessung mittels einer Drossel vorgenommen wird, tritt der bekannte Zusammenhang (nach der Blendenformel) auf, daß Q² proportional Ap ist, d.h., man ist gezwungen, Ap zn radizieren, oder anders gesagt, der Förderstrom Q muß der Länge h linear proportional gemacht werden. Dies geschieht mit Hilfe des als Umformer dienenden rechtwinkligen Dreiecks 33, in dem man A, wie bereits erwähnt, in die Strecke m umformt, d. h. quadriert, und durch die Stange 36 dem Folgesystem aus Steuerhülse 39 und Meßfeder 42 vorgibt. Die Größe der Strecke m bestimmt die Vorspannung der Meßfeder 42 an der Steuerhülse 39, da die Lage der Steuerhülse und damit die Vorspannung der Feder von der Größe der Strecke m abhängen. Dementsprechend wird, letztlich wieder auf die Stellung des Differentialkolbens 14, 15 eingewirkt. Dies sei im folgenden an einem Regelvorgang verdeutlicht.

Die Kraft P des Meßkolbens 21 am Hebelarm h bildet ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn.

Diesem Drehmoment wirkt im Uhrzeigersinn ein Drehmoment entgegen, das aus der Kraft der Feder 29 — die proportional der gewünschten Leistung der Anlage einstellbar ist — und dem Hebelarm α gebildet ist. Herrscht Gleichgewicht am Hebelarm, so ist die Bedingung p., ■ Q — const, erfüllt.

Als Störgröße tritt vorwiegend der Druck ·>., hinter der Drossel auf. Dieser ändert sich entweder durch Drehzahlschwankung am Antriebsmotor oder durch Druckschwankungen von der Verbraucherseite her.

Es sei angenommen, daß dieser Druck ansteige. Damit wird das bisherige Gleichgewicht im Regelsystem gestört. Der Druck p., pflanzt sich über die Leitung 67, den Kanal 62, den Druckraum 13' und den Kanal 22 fort bis zum Meßkolben 21 und drückt diesen samt Meßbalken nach unten. Dessen Steuerkante 26' liegt jetzt außerhalb des Köpfer, 19, und Druckmittel kann aus dem Druckraum 13" über den Kanal 23 und die Bohrung 20 abströmen.

Daraufspielen sich gleichzeitig zwei Vorgänge ab: Der Differentialkolben 14/15 wandert in Richtung des Gehäuseinneren, bis die größer werdende Kraft am Meßbalken den Steuerschieber wieder so weit eingeschoben hat, daß seine Ringkante 26' die Bohrung 20 verschließt. Dies geschieht jedoch unter Auswertung des Ergebnisses des zweiten Vorgangs, der sich wie folgt abspielt: Die Seite AC des Dreiecks gleitet über die Tastspitze 34 schräg nach rechts unten, wobei das Dreieck auch eine Schwenkbewegung um Punkt A ausführt. Die Seite AB folgt zwangläufig dieser Bewegung.

Wie bereits beschrieben, bleibt die Strecke η immer konstant, auch wenn sich die Seite A C gegenüber der Tastspitze 34 verschoben hat. Verändert haben sich der Hebelarm h und die Strecke m; die letztere hat sich verkleinert. Die Rückführstange wird durch den in der Bohrung 37 herrschenden Druck nachgeführt, d. h., sie liegt immer auf der Seite AB des Dreiecks. Zwischen der Steuerkante 48" und der Steuerkante 47' hat sich ein Durchlaß gebildet, durch den Druckmittel unter dem Druck P₁ aus der Pumpendruckleitung über die Leitung 64, den Druckraum 40, den Einstich 48, die radiale Bohrung 49, die axiale Bohrung 50, den Kanal 53, die Bohrungen 52 und 59 in den Servomotorzylinder dringen kann. Es verschiebt dessen Kolben entgegen der Federkraft, wobei die Kolbenstange über den Hebel die Pumpe 10 auf geringere Fördermenge einstellt.

Der erhöhte Druck p., setzt sich aber auch über den Kanal 63 in den Druckraum 41 der Bohrung 38 fort, und im Zusammenwirken mit der Meßfeder 42 schiebt er die Steuerhülse 39 nach unten, bis sich entsprechend einem neu zustande gekommenen Differenzdruck zwischen den Druckräumen 40 und 41 der Durchlaßspalt zwischen den Steuerkanten 47' und 48' geschlossen hat. Der Regelvorgang ist beendet, wenn m wieder proportional h² verändert ist.

Entsprechend, aber im umgekehrten Sinne, verlaufen die Vorgänge, wenn p.₂ abnimmt. Auch wenn sich das Verhältnis P₁ : p.₂, d. h. die Fördermenge, bei gleichbleibend p.₂ ändern sollte, setzt die Regelung ein.

Hat der Druck p₉ einen festgelegten Grenzwert erreicht, so überwiegt seine auf den Schaltkolben 54 ausgeübte Kraft diejenige der Feder 56, der Schaltkolben bewegt sich nach oben, überfährt die Ringnut 58, und Druckmittel gelangt durch die Bohrung 59 in den Servomotor 60. Es schiebt dessen Kolben so weit nach oben, bis über den Hebel die Pumpe in Null-Förderlage geschwenkt ist (sogenannte Druckabschneidung — s. F i g. 3).

Durch Ändern der Vorspannung der Feder 29 am Meßbalken 27 kann die Hyperbel N=p₂· Q=const, parallel verschoben werden, da die Federkraft proportional der Leistung ist. Man kann auf diese Weise jede gewünschte Leistungskurve am Regelsystem einstellen.

Es liegt also ein geschlossener Regelkreis vor, der von zwei Größen, dem Förderdruck und der Fördermenge beeinflußt ist. Der am Steuerschieber 21 gemessene Druck (Kraft am Meßbalken 27) gibt das Kommando zum Verstellen des Differentialkolbens. Der an der Steuerhülse wirkende Differenzdruck gibt das Maß für die Verstellung des Differentialkolbens (Hebelarm am Meßbalken — Umformung einer Kraft in einen Weg). Der Differenzdruck — als Maß für die Fördermenge in der zweiten Potenz auftretend — wird mittels des Umformers radiziert.

Das Regelsystem stellt zugleich ein Rechensystem dar, das die Operation N = p., ■ ]jAp durchführt, d. h. eine Produktbildung, bei der zuvor eine quadratisch auftretende Größe radiziert wird. Das Ergebnis erscheint in Form eines Druckmittelstroms bestimmter Leistung.

Im Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 sind gleiche Teile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Ziffern bezeichnet.

ίο Im unteren Teil des Gehäuses 12 ist ein Regelkolben 100 gleitend geführt. Er besteht aus mehreren kolbenartigen Teilen, die an einander gegenüberliegenden Flächen eines Kopfes 102 angeordnet sind. Ein Kolben 100 mit großem Durchmesser taucht in eine Bohrung 101 und begrenzt dort eine Druckkammer 101'. Zwei Kolben 103 und 104 mit kleinem Durchmesser tauchen in Bohrungen 105 und 106. Im Kopf 102 ist eine Bohrung 107 ausgebildet, deren Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung des Regelkolbens verläuft. In dieser Bohrung gleitet ein Druckkolben 108. Er trennt eine obere Druckkammer 107' von einer unteren Druckkammer 107". Ein Ansatz 109 dieses Druckkolbens, der sich unter Zwischenschaltung einer Rolle oder Kugel auf den Meßbalken 27 legt und in einer Bohrung 110 geführt ist, dient als Steuerschieber. An seinem Mantel ist eine Ringnut 111 eingestochen. Ein Ansatz 109' mit gleichem Durchmesser wie der Ansatz 109 und diesem gegenüberliegend, gleitet im oberen Teil der Bohrung 110. Durch den Kolben 103 verläuft eine Bohrung 112. Sie mündet in die Druckkammer 107'.-Eine ebensolche Bohrung 113 im Kolben 104 mündet in die Druckkammer 107". Von der Bohrung 110 führt ein Kanal 114 zur Druckkammer 10Γ. Auf dem Kopf 102 des Regelkolbens befindet sich eine Konsole 115, deren oberer Teil in einer Tastspitze 116 endet. Die Bohrung 105 steht über eine Leitung 105' mit der Pumpendruckleitung 65 vor der Drossel 66, die Bohrung 106 über eine Leitung 106' mit der Pumpendruckleitung 65 hinter der Drossel in Verbindung.

Parallel zur Bohrung 101 verläuft eine Bohrung 118, in der ein Steuerschieber 119 gleitet. An seinem aus dem Gehäuse tauchenden Ende ist eine Tastspitze 120 ausgebildet. Gegen sein im Gehäuse liegendes Ende legt sich eine Feder 121. Die Bohrung 118 hat einen drucklosen Ablauf 122 und eine Ringnut 123 nahe ihrer Mündung im Gehäuse. Am Steuerschieber ■ 119 ist eine Ringnut 124 derart ausgebildet, daß zwischen dieser und der Tastspitze des Schiebers nur ein schmaler Bund 125 stehenbleibt. Parallel zur Bohrung 118 verläuft eine Bohrung 126, in der ein Schaltkolben 127 gleitet. Er wird durch eine Feder 128, deren Vorspannung über eine Stellschraube 129 veränderbar ist, belastet. An seinem Umfang ist eine Ringnut 130 eingearbeitet. Ebenfalls eine Ringnut 131 befindet sich in der Bohrung 126. Die Ringnut 123 der Bohrung 118 ist durch einen Kanal 132 mit der Bohrung 126 verbunden. Sie mündet links von der Ringnut 131. Ein Kanal 133, ausgehend von der Bohrung 126 rechts von der Ringnut 131, führt zur Bohrung 118 und mündet in deren vordere Teil nahe ihrem Austritt im Gehäuse.

Senkrecht zu den zuletzt geschilderten Bohrungen verläuft eine Bohrung 134, in der eine Rückführstange 135 gleitet. Ihre in der Bohrung liegende Stirnseite ist mit 135' bezeichnet. Ihr gegenüberliegendes Ende ist mittels eines Gelenks 136 an der Ecke, die

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den rechten Winkel des Dreiecks 33 bildet (Punkte), Ringraum 123 der Bohrung 118 die Bohrung 132 angelenkt. Die Kathete AB des Dreiecks liegt an der mit dem Kanal 133, und Druckmittel gelangt über die Tastspitze 116 der Konsole 115, die Kathete AC an Leitung 139 zum Servomotor 60. Dieser bringt über der Tastspitze 120 des Steuerschiebers 119. Im Drei- den Hebel die Pumpe auf geringere Fördermenge, eck sind folgende Strecken eingezeichnet: Strecke 5 Gleichzeitig ist aber auch der Differenzdruck am B'C' als gedachte Verbindung zwischen den Tast- Kolben 108 im Kopf des Regelkolbens 100 geringer spitzen 116 und 120; senkrecht auf dieser Strecke geworden, und die Kraft der Feder 29 hebt den KoI-die Strecke h, ausgehend vom rechten Winkel und ben über den Meßbalken 27 an, so daß nun Druckin Achsrichtung der Stange 135 verlaufend. Die mittel über die Bohrung 113, die Ringnut 111 und Strecke h ist die Höhe eines rechtwinkligen Dreiecks io den Kanal 114 in den Druckraum 101' eindringen AB'C, die die Strecke B'C in die Abschnitte m kann. Es verschiebt den Regelkolben so lange nach und η unterteilt. Das Gelenk 136 des Dreiecks und links, bis einerseits die neue Differenzdruckkraft am das Gelenk 28 des Meßbalkens 27 sowie die Achse Kolben 108 und der Meßbalken 27 wieder im Gleichder Rückführstange 135 liegen in einer Ebene. gewicht sind, d. h., der Kolben 108 wieder seine vorEtwas unterhalb des Austritts der Rückführstange 15 herige Lage einnimmt, andererseits der neu ein-135 aus dem Gehäuse 12 hat diese einen Bund 137, gestellte Hebelarm m am Dreieck proportional hgegen den sich das eine Ende einer Meßfeder 138 geworden ist. Ist das der Fall, so nimmt auch der legt. Deren anderes Ende liegt an einem Gehäuse- Steuerschieber 119 wieder seine Ruhelage ein, d. h., vorsprung. die Verbindung zwischen den Bohrungen 132 und Der Servomotor 60 zum Verstellen der Pumpe 10 ao 133 ist unterbrochen. Es sei noch bemerkt, daß die ist über eine Leitung 139 mit dem Ringraum 131 Kraft der Feder 29 für eine neue Leistungskurve der Bohrung 126 verbunden. Von der Leitung 106' quadratisch geändert werden muß, da ja bei diesem führt eine Leitung 140 zur Bohrung 134 und zur Regelsystem Q² · p² = N- = const, gilt.
Stirnseite der Bohrung 126. Hat der Druck p_n einen festgesetzten Wert über-Bei diesem Regelsystem wird — im Gegensatz zu 35 schritten, so schiebt das Druckmittel den Schaltdemjenigen nach dem Ausführungsbeispiel 1 — die kolben 127 entgegen der Kraft der Feder 126 nach Fördermenge als Kraft auf den Meßbalken gebracht; rechts. Hierdurch entsteht eine unmittelbare Verinfolgedessen muß der Flüssigkeitsdruck als Hebel- bindung zwischen den Leitungen 140 und 139 über arm auftreten. den Ringkanal 131, wodurch die Pumpe in Null-Die Fördermenge wird wiederum durch Messen 30 Förderstellung gebracht wird.

rjiittels der Drossel 66 bestimmt, d. h., es entsteht ein Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegt ein ge-

Differenzdruck p, der am Kolben 108 wirksam wird. schlossener Regelkreis vor, der vom Förderdruck

In der Druckkammer 107' herrscht der Druck P₁ vor und der Fördermenge beeinflußt ist. Ausgelöst wird

der Drossel, in der Druckkammer 107" der Druck p₂ der Regelvorgang durch Ändern des Förderdrucks p₂,

hinter der Drossel. Die Fördermenge tritt entspre- 35 der das Kommando zum Verstellen des Regelkolbens

chend der Blendenformel als quadratische Größe auf 100 gibt. Der Differenzdruck am Druckkolben 108

(als Ap am Kolben 108). Man ist demzufolge ge- gibt das Maß für die Verstellung des Regelkolbens,

zwungen, den Hebelarm m dem Quadrat des Förder- Der Druck p., wird über den Umformer quadriert

drucks p_o (hinter der Drossel) linear proportional zu und so der Potenz des Differenzdrucks gleichgemacht,

machen, "damit das Produkt ß² · p./ — N² = const. 40 Die Ausführung dieses Regelsystems bildet zugleich

geregelt werden kann. Dieses wird wiederum mittels ein Rechensystem, das die Rechenoperation

des als Umformer dienenden rechtwinkligen Dreiecks N² = p.,² · Q² durchführt, d. h., eine Produktbildung,

bewerkstelligt, und zwar derart, daß m proportional bei der zuvor ein Faktor quadriert wird. Das Ergeb-

h² gemacht wird (nach dem Höhensatz). Als Hebel- nis erscheint in Form eines Druckmittelstroms be-

arm tritt also m auf. Durch die Meßfeder 138 und 45 stimmter Leistung.

den Flüssigkeitsdruck auf die Stirnseite 135' der Die beiden beschriebenen Regelsysteme ergeben

Rückführstange 135 wird der dem Druck p₂ linear mit größter Genauigkeit ein konstantes Produkt aus

proportionale Weg h erzeugt. Solange m nicht pro- Fördermenge und Förderdruck,

portional h² ist, wird die Strecke η verändert, d. h., Es besteht die Möglichkeit, an Stelle der Feder 29

der Steuerschieber 119 hat seine Neutralstellung nicht 50 für die Leistungseinstellung und für die Federn 56

erreicht. bzw. 126 an den Schaltkolben 54 bzw. 127 (für die

Ein Regelvorgang soll im einzelnen erläutert wer- Druckabschneidung) Hydraulikzylinder anzuordnen,

den. Es sei angenommen, daß der Druck p., hinter Die Regler werden so vollhydraulisch, d. h., alle

der Drossel 66 ansteige — entweder durch eine Ein- und Ausgangsgrößen der Regler erscheinen in Änderung der Drehzahl der Antriebsmaschine oder 55 Form von hydraulischen Drücken. Dies ergibt größere

durch eine Störung von der Verbraucherseite her. Freiheit in bezug auf die räumliche Anordnung der

Durch die Leitung 140 pflanzt sich der Druck in die Regler. Zweckmäßigerweise wird als Drossel am

Bohrung 134 fort und drückt die Stange 135 ent- Pumpenausgang ein Venturirohr zur Mengenmessung

gegen der Kraft der Meßfeder 138 nach unten. Da- angeordnet. Diese erfolgt dann beinahe verlustfrei,

durch vergrößern sich h und n. Die Vergrößerung 60 An Stelle der an den Dreiecksseiten anliegenden

von η hat zur Folge, daß der Steuerschieber 119 ins Tastspitzen können auch Rollen vorgesehen wer-

Gehäuseinnere gedrückt wird. Er verbindet über den den.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigtes Regelsystem zum Konstanthalten der Leistung einer verstellbaren Hydropumpe, deren der Fördermenge entsprechende Größe der an einer in die Pumpenförderleitung eingesetzten Drossel auftretende Druckunterschied ist, der sich proportional der zweiten Potenz der Fördermenge ändert, während die vom Druck abhängige Größe diesem in erster Potenz proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelsystem ein Umformer (33) angeordnet ist, der eine der Größen auf die Potenz der anderen bringt und der zwei zueinander im rechten Winkel liegende, den Abstand zweier Anschläge (34, 35; 116, 120) bestimmende Abtastflächen hat, und daß die beiden Größen über einen im Regler längsverschiebbaren, druckbeaufschlagten Kolben (14; 100) einem Meßglied (27) aufgeprägt werden, auf welches sie in an sich bekannter Weise ein einstellbares Produkt bildend einwirken.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer (33) als rechter Winkel ausgebildet ist und mit seinem rechten Winkel am Kolben (14) drehbar gelagert ist und daß eine seiner Katheten auf einer gehäusefesten Tastspitze (34) gleitet.

3. Regelsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Kathete des rechtwinkligen Dreiecks eine Rückführstange (36) gleitet, die die Lage einer in einer Bohrung (38) verschiebbaren Steuerhülse (39) bestimmt, welche von dem als Maßstab für die Fördermenge dienenden Druckunterschied und einer Meßfeder (42) belastet ist (Fig. 1).

4. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (27) ein einarmiger, an einem gehäusefest angeordneten Drehpunkt (28) gelagerter Hebel ist, dessen freier Schenkel unter der Wirkung eines in ihrer Vorspannung veränderbaren Feder (29) steht, die entgegen den Kraftwirkungen der vom Druck und der Fördermenge abhängigen Meßgrößen arbeitet.

5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kopf (19, 102) des Regelkolbens (14, 100) und senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung ein Steuerschieber (21/108) gleitend gelagert und mit einem Ende an dem Meßglied abgestützt ist.

6. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem in Sirömungsrichtung von der Drossel (66) liegenden Punkt eine Leitung abzweigt, die zum einen Ende einer den Regelkolben (14, JOO) enthaltenden Bohrung (38) führt und von einem hinter der Drossel liegenden Punkt eine Leitung (67). die Verbindungen hat zum entgegengesetzten linde der Bohrung (38), zur Bohrung (13) des Mcükolbens (14) und zu einer Bohrung (52), die einen Scliai'.koSbcn eines den Druckmitielfluß steuernden Hilfsventils enthält (Fi g. 1).

7. Regelsystem nach einem der Ansprüche l· bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rechtwinklige Dreieck (33) mit seinem rechten Winkel an einer länusverschiebbaren Rückführsuinue

(135) drehbar angelenkt ist, die in ihrer einen Bewegungsrichtung unter dem Druck am Drosselausgang steht, in ihrer anderen von der Kraft einer sich am Gehäuse abstützenden Meßfeder (138) beeinflußt ist (Fig. 2).

8. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Katheten an einer am Regelkolben (100) fest angeordneten Tastspitze (116) anliegt, die andere an der Tastspitze (120) eines Steuerschiebers (119), der eine Leitungsverbindung steuert, die vom Drosselausgang zu einem den Hub einer Verstellpumpe (10) steuernden Servomotor (60) führt (F i g. 2).

9. Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kopf (102) des Regelkolbens (100) und quer zu dessen Bewegungsrichtung ein Steuerschieber (110) gleitet, der vom durch die Drossel (66) erzeugten Differenzdruck beaufschlagt ist (F i g. 2).