DE2054197A1

DE2054197A1 - Vorrichtung fur Effektregelung von Pumpen

Info

Publication number: DE2054197A1
Application number: DE19702054197
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: Soeyland, Ingebret, Soeyland, Knstian, Bryne (Norwegen)
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-04
Publication date: 1971-06-09
Also published as: SE369948B; US3695783A; GB1335536A

Description

PATENT AKWÄ LTB
DIPL·. ING. C. STOBPBIi · DIPt. ING. W. GQLLWITZER · DIPL·. ING.

674 LANDAÜ/PPALZ · AM SCHÜTZHNHOS¹ POSTBCHKCIl «7 I₁VDWIdSBAI¹IiIr 17 ISl · BAITKl DJEVTBCHB BAITK 874 I₁AVDAV-S¹S¹AIiZ

2. November 1970

Ingebret und Kristian Söyland, 4340 Bryne/Norwegen.

Vorrichtung für Effektregelung von Pumpen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Summierung des Effekts zweier oder mehr Pumpen, die von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden. Die Pumpen können Pumpen mit konstantem Volumstrom. sowohl als Pumpen mit variablem Vo»"lumstrom sein.

Es ist bekannt, daß man bei Benutzung von Pumpen mit variablem Volumstrom den entnommenen Effekt durch Verringerung des Volumstroms in dem Masse, als der Druckbedarf steigt, regeln kann. In dieser Weise kann man bei Leerlauf oder, wenn der Kraftbedarf klein ist, eine sohnellere Bewegung erhalten, ohne dadurch einer verhältnismäßig großen Antriebseinheit zu bedürfen. Dieselbe Möglichkeit war

109824/1072

2Q541S7

früher bei Benutzung von Pumpen mit konstantem Volumstrom für Effektübertragung nicht vorhanden. Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, die in einer einfachen Weise Benutzung von konstantem Volumstrom bei niedrigem Druck sowie kleinerem Volumstrom bei höherem Druck ermöglichen wird.

Der Vorteil effektgeregelter Pumpen in z_f B, Grabemaschinen, Lademaschinen und dergleichen ist, daß man den Effekt der Antriebseinheit besser ausnutzt. Man kann größere Geschwindigkeiten bei Leerlauf {Eillauf) und leichte Bewegungen mit einem verhältnismäßig kleinen Antriebsmotor erzielen. Ohne Effektregelung muß der Antriebsmotor so bemessen werden, daß er genügend Effekt dazu besitzt, die Pumpe (oder die Pumpen) bei max, Volumstrom und max, Druck antreiben zu können. Dies bedeutet, daß der Antriebsmotor nur in den Fällen ausgebt nutzt wird, in denen die Arbeitsmittel max. Druck fordern. Wenn die Arbeitsmittel niedrigen Druck fordern, ist der Motor nur teilweise belastet und dergestalt in der Wirklichkeit zu groß bemessen.

Effektgeregelte Pumpen werden heute im großen ganzen nur in Systemen benutzt, die mit verhältnismäßig hohen Drucken operieren, da diese Einheiten für Systeme konstruiert sind, wo verhältnismäßig kleiner Volumstrom benutzt wird. Pumpen mit variablem Volumstrom sind verhältnismäßig teuer und sind dadurch wenig wirtschaftlich bei großen Volumströmen und niedrigem Arbeitsdruck. In Systemen mit verhältnismäßig niedrigem Arbeitsdruck ist es daher wünschenswert, billigere Pumpeneinheiten, wie z, B, Zahnradpumpen, Flügelpumpen oder dergleichen, benutzen zu können, Dennoch war der Nachteil, wie oben erwähnt, daß diese Art Pumpen größeren Maximaleffekt von dem T reib-

109824/1072

motor fordern.

Die vorliegende Erfindung hilft diesem Nachteil in einer sehr einfachen und billigen Weise ab, die aus der weiteren Beschreibung des Systems hervorgehen wird.

Fig. 1 zeigt ein System mit 2 Stück Pumpen mit konstantem Volumstrom,die Druckmedium an zwei getrennte Verbindungen liefern. Die Pumpen werden von einem gemeinsamen Motor M mit einem bestimmten Effekt E angetrieben. In dem gezeigten Beispiel sind Pumpen verschiedener Größe gewählt, wobei PFl größer als PF2 ist. Wie später in der Beschreibung hervorgehen wird, ist dies notwendig, wenn beiden Arbeitskreisen Druckmedium auch nach vorgenommener Regelung zugeführt werden soll. Wenn beide Pumpen Druckmedium an jfcinen gemeinsamen Arbeitskreis liefern, wie in Fig. 2 gezeigt, können beide Pumpen gegebenenfalls gleich groß sein.

Die Hauptkreise sind, wie in Fig. 1 gezeigt, in wohlbekannter Weise aufgebaut, wobei die Pumpen PFl und PF2 Medium aus dem Tank 3 durch die Saugleitungen 4, 7 zuführen. Das Druckmedium strömt weiter durch die Druckleitungen 5,9 zu den Verteilungsventilen 1 und 2, Wenn die Verteilungsventile unbedient sind und dergestalt in Neutralstellung stehen, strömt das Medium zu dem Tank über Retourleitung 6. Wenn die Verteilungsventile zu der einen oder anderen Außenetellung betätigt werden, strömt das Druckmedium zu den Verbrauchern A und B und weiter von den Verbrauchern zurück zum Tank 3«

Die regelnde Einheit enthält einen aus Leitung 10, einem hydraulisch

109824/1072

operierten Ventil 11 und Leitung 12 bestehenden Hauptkreis. Um zu verhindern, daß das Druckmedium in den Tank zurückströmt, ist in die Saugleitung 7 ein Einwegventil 8 eingesetzt.

Ferner besteht die Regelung aus einem Steuerkreis, der eine Steuerleitung 13, Drosselungen 14 und 15 und ferner Steuerleitung 16 enthält. Ventil 11 ist ein bekanntes Zwei-Stellungs-Ventil, das in unbetätigtem Zustand die Verbindung zwischen den Leitungen 10 und 12 sperrt. Das Ventil besitzt eine hydraulische Betätigungseinheit 17, die bei Zufuhr von Druckmedium das Ventil zu einer Feder 18 öffnet.. Die Federkraft kann mit einer Stellschraube 19 so justiert werden, daß das Ventil bei einem bestimmten Druck öffnet.

In dem in Fig. 1 gezeigten System wird Druck in den Leitungen 5 und 9 entstehen, wenn die Ventile betätigt sind, so daß die Verbraucher Arbeit ausführen. Enthalten die Leitungen 5 und 9 verschiedene Drucke, wird ein Druckmediumstrom durch Steuerleitung 13 und Drosselungen und 15 erfolgen. Es entsteht dergestalt Druckfall über diese Drosselungen. Das Verhältnis zwischen den Drosselungen 14 und 15 wird so bestimmt, daß der in Leitung 16 entstehende Druck die gemeinsame Leistung der Pumpen PFl und PF2 repräsentiert· Wenn der Volumstrom der Pumpen PFl und PF2 Ql und Q2 und die Drucke Pl und P2 genannt werden, erhält man die Gleichung«

PlQl ♦ P2Q2 - (Ql + Q2) Ps in der Pe der in Leitung 16 entstehende Druck ist.

Bei richtigem Verhältnis zwischen den Drosselungen 14 und 15 wird der Druck Ps solange konstant sein« wie die Summe des Effekts you den

109824/ 1 072

Pumpen PFl und PF2 konstant ist. Der totale Effekt von beiden Pumpen kann dergestalt durch

E = K |Q1 + Q2) Ps

ausgedrückt werden, wobei E Effekt ausgedrückt in Pferdestärken ist und K ein Umrechnungsfaktor ist.

Allgemein wünscht man, daß die Regelung erst eintreten soll, wenn der entnommene Effekt gleich dem maximalen Effekt des Treibmotors ist. Der Steuerdruck für max, Effekt wird von

E max

Psr =

K (Ql + Q2)

bestimmt, Ventil 11 wird dazu eingestellt, bei einem Druck in der Leitung 16, der gleich Psr ist, zu schalten. Die Einstellung erfolgt durch Justieren der Federkraft 18 mittels der Stellschraube 19,

Indem Ventil 11 über schaltet, entsteht Verbindung zwischen den Leitungen 10 und 12, so daß Druckmedium aus Leitung 5 in Saugleitung 7 überströmt, Einweg-Ventil 8 hindert, daß das Druckmedium in den Tank 3 zurückströmt. Pumpe PF2 erhält dadurch einen Speisedruck (Saugdruek), der gleich dem Druck in Leitung 5 ist. Der Effektbedarf für Pumpe PF2 ist dadurch auf

K Q2 £>2 - Pl)

reduziert. Der totale Effektbedarf für beide Pumpen nach Regelung wird dadurch

Er = K Pl (Ql - Q2) + P2Q2.

Der Druckmediumstrom zu Ventil 1 ist jetzt auf |Q1 - Q2) reduziert, während der Mediumstrom zu Ventil 2 derselbe wie zuvor bleibt. Der Arbeitsdruck kann jetzt weiter erhöht werden, bis max, Motoreffekt erzielt ist.

109824/1072

Der Volum strom in Steuerleitung 13 wird verhältnismäßig klein sein, da die Durchströmungsareale in den Drosselungen 14 und 15 sehr klein, gewöhnlich unter 1 m/m im Durchmesser, gemacht werden können. Die Durchströmung wird normalerweise unter 3 % gehalten werden können. Ein "Verlust" dieser Größe wird innerhalb der Volumstrom-Toleranz der Pumpen liegen. Einweg-Ventil 8 wird so bemessen, daß es so wenig Druckfall wie möglich zwischen Tank und Pumpe verursacht.

Wenn die Drucke in den Leitungen so fallen, daß der Steuerdruck in Leitung 16 unter Psr gelangt, wird Ventil 11 in neutrale Stellung zurückgehen und dadurch die Verbindung zwischen Leitung 10 und 12 sperren.

Fig. 2 zeigt das Effekt-Regelungssystem in einem Kreis, wobei zwei Pumpen Volumstrom an einen gemeinsamen Verbraucher C liefern. Der Steuerdruck in Leitung 16 wird in diesem Fall derselbe wie der gemeinsame Druck in den Hauptleitungen 5 und 9 sein. Die Funktion ist sonst dieselbe, wie für das in Fig. 1 gezeigte System beschrieben.

Die Regelung kann auch mit Vorteil zum Hegeln von Pumpen mit variablem Volumstrom, wie in Fig. 3 gezeigt , benutzt werden. Die Figur zeigt ein Zwei-Kreiseystem mit zwei variablen Pumpen PVl und PV2. Der-Verlauf der Druckströme ist in allgemeinen Zügen wie früher hinsichtlich von Fig· I beschrieben..,

Der Volumstrom von einer/variablen Pumpe kann bekanntlich durch Änderung des Winkels der Schrägplatte .{Trustplatte) variiert werden, so daß die Hublänge der Kolben zunimmt oder abnimmt. In der vorliegenden Erfindung besteht das Regelmittel aus einem einfachwirkenden Zylinder 20 u.

109824/1072

für Pumpe PVl bzw. PV2. Eine Feder 22, 23 hält den Zylinderkolben 24, in neutraler Stellung. Der Zylinderkolben steht über Arm 26, 27 in direkter Verbindung mit der Schrägplatte der Pumpe, Wenn der Regelungszylinder in Neutralstellung steht, wird die Pumpe dazu eingestellt, max, Volumstrom zu liefern. Wenn Druck in der Steuerleitung 28,29 entsteht, wird die Kraft auf der Druckseite 30,31 des Kolbens 24,25 zunehmen* Wenn diese Kraft die Federkraft übersteigt, wird sich der Kolben bewegen, bis Gleichgewicht zwischen Federkraft und Druckkraft erzielt worden ist. Diese Bewegung wird über Arm 26, 27 auf die Schrägplatte der Pumpe übertragen und justiert ihren Winkel,

Der Regelungsdruck entsteht in derselben Weise wie hinsichtlich von Fig. 1 beschrieben. Bei Betätigung der Verteilungsventile 1 und 2 entsteht Druck in den Hauptleitungen 32, 33 in Übereinstimmung mit dem Kraft bedarf der Verbraucher, Dieser Druck verpflanzt sich über die Drosselungen 14 und 15 zur Steuerleitung 13, Wenn Druckunterschied zwischen Hauptleitung 32 und 33 besteht, wird Strömung in Steuerleitung 13 und über die Drosselungen 14 und 15 entstehen. Die Drosselungen sind so angepaßt, daß der in Leitung 13 entstehende Druck ein Maß des gesamten Effekts von den Pumpen PVl und PV2 ist. Der Steuerdruck in Leitung 13 verpflanzt sich über Leitung 34, 28 und 29 zu den Regelungszylindern 20 und 21, Die Zylinder 20 und 21 sind so angepaßt, daß sie bei dem zu jeder Zeit herrschenden Steuerdruck in Leitung 13 den Volumstrom von den Pumpen so justieren werden, daß der gesamte Effekt dieser dem Effekt des Treibmotor β entspricht. In dieser Weise erzielt man eine konstante Effektregelung von variablen Pumpen, Die Regelungs zylinder 20 und 21 gehören nicht direkt zu der Erfindung, da diese von an sich bekannter Art sind.

109824/1072

In den Beispielen ist Sumnüerung der Effekte von zwei Pumpen gezeigt, doch ist es selbstverständlich möglich, die Effekte mehrerer zu summieren. Dies kann dadurch erfolgen, daß zuerst zwei Pumpen so summiert werden, daß man eineogemeinsamen Steuerdruck für diese erhält. Der gemeinsame Steuerdruck wird dann weiter mit dem Druck der dritten Pumpe usw. summiert.

109824/1072

Claims

Patentansprüche:

1.) Vorrichtung für summierende Effektregelung von mindestens zwei Pumpen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitungen der Pumpen mit einer Steuerleitung (13) verbunden sind, in welche Steuerleitung Drosseleinrichtungen (14,15) eingeschaltet sind, welche Drosseleinrichtungen den Volumströmen der Pumpen angepaßt sind, wobei der Druck in der Steuer leitung (13) ein Maß der Effektsumme der Pumpen wird, welcher Druck direkt oder indirekt auf ein Ventil odsr Regelungs mittel einwirkt, das, wenn betätigt, den Hauptstrom von einer Pumpe mit konstantem Volumstrom mit dem Zufuhrstrom einer anderen Pumpe mit konstantem Volumstrom verbindet,

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsmittel den Volumstrom von mindestens zwei Pumpen mit variablem Volumstrom verringert oder erhöht.

10982A/1072

Leerseite