DE2459550A1

DE2459550A1 - Regeleinrichtung fuer eine verstellbare pumpe

Info

Publication number: DE2459550A1
Application number: DE19742459550
Authority: DE
Inventors: Paul Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-12-17
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1976-07-01
Also published as: GB1515757A

Description

R. 2 A 82

27.11.1974 Wd/Ht

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe, deren Stellglied mit Hilfe zweier druckbeaufschlagter, einander an diesem diametral entgegenwirkender, flächenungleicher Kolben derart einstellbar ist, daß die die Pumpe antreibende Antriebsmaschine vor dem Abwürgen geschützt ist,sowie mit einer ebenfalls von dieser angetriebenen Hilfspumpe, die über eine ihr nachgeschaltete Drossel die Regeleinrichtung speist.

Bei bekannten Regeleinrichtungen dieser Art wird als Signal für die Istdrehzahl der Antriebsmaschine der Druckabfall verwendet, den das von einer Hilfspumpe geförderte Druckmittel in der Drossel verursacht. Damit der Druckabfall bei den verschiedenen SoIl-

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drehzahlen der Antriebsmaschine gleich hoch ist, wird der Drosselquerschnitt in Abhängigkeit von einer eingestellten Solldrehzahl verändert. Die Abstimmung zwischen Solldrehzahl und Drosselquerschnitt macht große Schwierigkeiten und erfordert eine Gestängeverbindung zwischen dem Hebel für die Einstellung der Solldrehzahl und der Drossel.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und trotzdem im gesamten Betriebsdrehzahl-Bereich gut arbeitet.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Druck vor der Drossel an der einen Seite eines Steuerschiebers herrscht, auf dessen andere Seite der Druck aus einem Druckspeiser wirkt, der über ein Rückschlagventil von der Hilfspumpe gespeist wird, daß der Steuerschieber eine Verbindung vom flächengrößeren Kolben zu einem drucklosen Raum steuert, während der kleinere Kolben stets vom Förderdruck der zu verstellenden Pumpe beaufschlagt ist, und daß am Steuerschieber eine Spaltverbindung vom Druckspeicher zum drucklosen Raum besteht.

Auf diese V/eise wird erreicht, daß die Antriebsmaschine durch übermäßige Belastung der Pumpe nicht abgewürgt werden kann. Die Einrichtung ist insbesondere für solche Anlagen geeignet, die in kürzeren Zeitabständen ganz oder teilweise entlastet werden, sie ist vor allem auch für einen größeren Drehzahlbereich vorteilhaft anwendbar. .

Ein manuelles Verstellen der Drossel ist nicht nötig, ebensowenig eine Abstimmung zwischen den Einstellungen von Solldrehzahl und Drosselquerschnitt.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Regeleinrichtung in schematischer Darstellung;

Pig'i 2 eine Abwandlung einer Einzelheit nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1;

Fig. U und

p. ₅ Diagramme.

Die verstellbare Pumpe 10 nach dem Ausführungsbeispiel ist eine Radialkolbenpumpe, deren Rotor 11 drehbar.auf einem Steuerzapfen 12 gelagert ist. Die aus dem Rotor ragenden Kolbenenden 13 gleiten an der Innenwand eines Hubrings Ih₃ der zwecks Änderung der Fördermenge quer zum Steuerzapfen um die Exzentrizität everstellbar ist. Dies geschieht mit Hilfe zweier flächenungleicher, druckbeaufschlagter Kolben 15 > 16, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen auf den Hubring 1*1 einwirken.

Der flächengrößere. Kolben 15 ist in einer Bohrung 17 gleitend geführt, während der flächenkleinere Kolben 16 in einer Bohrung 18 auf dieselbe Weise geführt ist. Von der Bohrung 18 führt eine Leitung 19 zur Förderleitung 20 der Pumpe. Von der Förderleitung 20 geht weiterhin eine Leitung 21 aus, die zu einem Druckregler 22 führt, der von einer Reglerfeder 23 belastet ist. Von der Leitung 21 zweigt eine zum Druckrelger 22 führende Leitung 24 ab, während vom Druckregler eine Leitung 25 ausgeht, welche in eine Leitung 26 mündet. Die Leitung 26 führt einerseits zur Bohrung 17, andererseits über eine Bohrung ^5 zu einer Bohrung 27, in der ein Steuerschieber 28 geführt ist. Vom Druckregler 22 führt noch eine Leitung 29 zu einem drucklosen Raum 30. In der Leitung 25 ist eine Dämpfdrossel 31 angeordnet.

In der Regeleinrichtung ist eine Hilfspumpe 33 vorgesehen, welche über eine Leitung J>k mit darin angeordneter Meßdrossel 35 zum

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drucklosen Raum 30 fördert. Von der Leitung 34, und zwar an einer Stelle vor der Meßdrossel 35 gelegen, zweigt eine Leitung 36 ab, die zum unteren Teil der den Steuerschieber 28 aufnehmenden Bohrung 27 führt. Außerdem zweigt von der Leitung 34, und zwar noch vor der Mündungsstelle der Leitung 36, eine Leitung 37 ab, die zur en.tgegengesetzen Seite der Bohrung 27 führt. Von dieser Seite der Bohrung führt noch eine Leitung 38 zu einem Druckspeicher In der Leitung 37 ist ein Rückschlagventil 40 angeordnet, welches sich in Richtung von der Leitung 34 zum Druckspeicher 39 hin zu öffnen vermag.

Der Steuerschieber 28 hat einen unteren breiten Bund 4l, einen oberen schmalen Bund 42, der gegenüber der Bohrungswand einen geringen Spalt bildet sowie eine dazwischenliegende Ringnut 43 und einen oberen Fortsatz 44. Seitlich in die Bohrung 27 dringt noch eine Bohrung 46 ein, von der eine Leitung, 47 zum Raum 30 führt.

Die Pumpe 10 und die Hilfspumpe 33 werden von einer gemeinsamen, nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben. Die Pumpe 10 fördert Druckmittel in die Leitung 20, welche zu einem nicht dargestellten Verbraucher führt, während die Hilfspumpe 33 in die Leitungen 34, 36 und 37 fördert. Auf die Unterseite des Steuerschiebers wirkt der drehzahlabhängige Druck vor der Meßdrossel 35, auf seine obere Endfläche der Druck im Druckspeicher 39· Dieser Druck ist gleich dem höchsten Druck, der sich während des Betriebs vor der Meßdrossel eingestellt hat, vermindert um den geringen öffnungsdruck des Rückschlagventils 40. Fällt während des Betriebs infolge zunehmender Last die Drehzahl der Antriebsmaschine und fällt damit der Druck vor der Meßdrossel 35 unter den im Druckspeicher 39 herrschenden Druck, so wird der Steuerschieber nach unten geschoben. Dabei steuert sein Bund 41 die Bohrung 45 auf und verbindet die den Kolben 15 aufnehmende Bohrung 17 mit dem drucklosen Raum 30. Da der Kolben l6 über die Leitung 19 stets von der Hochdruckseite der Pumpe 10 beaufschlagt ist, wird nun

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das Stellglied auf kleinere Exzentrizität und damit auf kleineres Fördervolumen eingestellt, und zwar so lange, bis die Drehzahl der Antriebsmaschine wieder angestiegen ist und der Druck vor der Meßdrossel 35 höher geworden ist als der Druck im Druckspeicher 39·

Von der Pumpe 10 gefördertes Druckmittel gelangt auch über die Leitungen 21 und 24 zum Druckregler 22 und, wenn sich dieser in seiner linken Schaltstellung befindet, über die Leitungen 25 und 26 zur Bohrung 45. Ist der Druck vor der Meßdrossel 35 größer geworden als der im Druckspeicher 39 herrschende, so wird der Steuerschieber 28 nach oben geschoben, wobei er die Bohrung 45 soweit schließt, daß der über den Druckregler 22 und die Bohrungen 25, 26 zufließende Steuerstrom gleich dem Flüssigkeitsstrom ist, der über die teilweise geschlossene Bohrung 45 abfließt. Der Kolben 15 und das Stellgleid 14 bleiben nun in dieser neuen Gleichgewichtslage stehen. Steigt die Drehzahl der Antriebsmaschine an, weil der Arbeitsdruck gefallen ist, so schiebt der höhere Druck vor der Meßdrossel 35 den Steuerschieber 28 nach oben. Dieser schließt darauf die Bohrung 45, worauf der Kolben 15 das Stellglied auf größeres Fördervolumen stellt und das Antriebsmoment ansteigen läßt. Dies ist deshalb möglich, da die Fläche des Kolbens 15 größer ist als die des Kolbens 16,

Fällt die Drehzahl der Hilfspumpe für längere Zeit, weil die Solldrehzahl nach unten verstellt wurde, so wird die Pumpe 10 auf Förderung Null eingestellt. Dies geschieht deshalb, da der Druck in der Leitung 36 wesentlich niedriger geworden ist als im Druckspeicher. Der Steuerschieber 28 ist dann durch den Speicherdruck nach unten geschoben. Ist dieser Fall eingetreten, so entleert sich der Druckspeicher 39 allmählich über den Spalt zwischen dem Bund 42 und der Bohrung 27 über die Bohrung 46 und die Leitung 47 zum drucklosen Raum 30. Sobald der Druck im Druckspeicher auf diese Weise unter den neuen Druck in der Leitung 34 gefallen ist - die Hilfspumpe 33 fördert ja immer noch bei verminderter Drehzahl - wird die Pumpe 10 auf größeres Fördervolumen verstellt, wie oben beschrieben. Die Zeitspanne, welche bis zum Wiedereinsetzen der Förderung verstreicht, kann durch die Wahl der Dicke und Länge des Bundes 42 beeinflußt werden. Beim Erhöhen der Solldrehzahl der Antriebsmaschine tritt dieser verzögernde Effekt nicht auf.

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Im Diagramm nach der Fig. 3 ist auf der Abszisse die Drehzahl η der Antriebsmaschine, auf der Ordinate deren Drehmoment aufgetragen. Der Wert / η ist der Unterschied zwischen der Drehzahl n,,, die sich bei druckloser Förderung einstellt^und der Drehzahl np₇bei welcher die Überlast-Sicherung zu wirken beginnt und der Steuerschieber 28 mit dem Aufsteuern der Bohrung 45 beginnt.

Will man bei allen Drehzahlen der Antriebsmaschine das gleiche f\ η erreichen, so muß statt der festen Meßdrossel 25 eine gesteuerte Drossel verwendet werden. Eine solche ist in Fig. 2 dargestellt. Die Hilfspumpe 33 fördert über die Leitung 34 zu einer Bohrung 50, in welcher ein Steuerschieber 51 geführt ist. Dieser besitzt einen Bund 52, auf welchen eine Reglerfeder 53 einwirkt. An seiner Stirnseite hat der Steuerschieber eine Kerbe 54, die mit einer Ringnut 55 in der Bohrung 50 zusammenwirkt. Von dieser Ringnut führt eine Leitung 56 zum drucklosen Raum 30.

Hat der Druck in der Leitung 34 einen bestimmten Wert erreicht, so wird der Steuerschieber 51 entgegen der Kraft der Reglerfeder 53 nach rechts verschoben. Seine Kerbe 54 stellt dann Verbindung zur Ringnut 55 her, wo sich ein Druckabfall /\ ρ ausbildet. Um ein gleichbleibendes £ η zu erreichen, muß der Druckabfall /^ ρ an der Drossel nach einer Geraden b in einem Diagramm verlaufen, auf dessen Abszisse die Drehzahl η der Antriebsmaschine und auf der Ordinate j\ ρ an der Drossel 54, 55 aufgetragen sind. Ein solches Diagramm zeigt die Fig. 4. Mit einer festen Meßdrossel 35 erreicht man eine gekrümmte Linie a.

Der Druckspeicher 39 kann verhältnismäßig klein sein, weil das Verdrängungsvolumen des Steuerschiebers 28 ebenfalls klein ist. Als Druckspeicher kommen Federn, Gasdruckspeicher oder andere geeignete in Frage.

Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist die überlastsicherung der Brennkraftmaschine mit einem Druckregler 22 kombiniert. Steigt der Druck der Pumpe 10 über einen mit der Reglerfeder 23 eingesteü-

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ten Viert an, so wird das Druckregelventil nach links verschoben, worauf die Leitung 25 mit der Leitung 29 verbunden wird. Darauf fließt aus der Bohrung 17 Druckmittel zum drucklosen Raum 30 ab, worauf die Pumpe auf kleinere Fördermenge eingestellt wird.

Die Querschnitte der Drossel (Teile 5^₅ 55) können so gewählt werden, daß der Druckabfall in der Drossel dem Durchflußstrom proportional ist oder daß der Drehzahlabfall /\ η bei allen Solldrehzahlen ungefähr gleich groß ist.

— R

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Claims

Ansprüche

/lΛ Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe, deren Stell- ' glied mit Hilfe zweier druckbeaufschlagter, einander an diesem diametral entgegenwirkender, flächenungleicher Kolben derart einstellbar ist, daß die die Pumpe antreibende Antriebsmaschine vor dem Abwürgen geschützt ist,sowie mit einer ebenfalls von dieser angetriebenen Hilfspumpe, die über eine ihr nachgeschaltete Drossel die Regeleinrichtung speist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck vor der Drossel (35, 5¹O an der einen Seite eines Steuerschiebers (28) herrscht, auf dessen andere Seite der Druck aus einem Druckspeicher (39) wirkt, der über ein Rückschlagventil (HO) von der Hilfspumpe (33) gespeist wird, daß der Steuerschieber (28) eine Verbindung vom flächengrößeren Kolben (15) zu einem drucklosen Raum (30) steuert, während der kleinere Kolben (16) stets vom Förderdruck der zu verstellenden Pumpe (10) beaufschlagt ist, und daß am Steuerschieber eine Spaltverbindung (42) vom Druckspeicher (39) zum drucklosen Raum (30) besteht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den flächengrößeren Kolben (15) und die Pörderseite der Pumpe (10) ein Druckregelventil (22) geschaltet ist, über welches der Kolben (15) mit einem drucklosen Raum oder mit der Hochdruckseite (Leitung 20) verbindbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (35) unveränderbaren Querschnitt besitzt.

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4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (54, 55) in Abhängigkeit vom Förderstrom der Hilfspumpe (33) veränderbaren.Querschnitt hat.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drossel einen entgegen der Kraft einer Reglerfeder (53) ver^
schiebbaren Kolben (51) besitzt, der eine mit einer Ringnut
(55) zusammenwirkende Drosselkerbe (57) hat, und daß die Ringnut (55) zu einem drucklosen Raum (30) verbunden ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerschieber (28) ein Bund (42) ausgebildet ist, welcher gegenüber der den Steuerschieber aufnehmenden Bohrung (27) einen Spalt bildet. Ii

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