Druckmittelfördereinrichtung mit einer Mehrzahl von kontinuierlich betätigten Pumpen zum Speisen eines Verstellmotors Die Erfindung betrifft eine Druckmittelförder- einrichtung mit einer Mehrzahl von kontinuierlich betätigten Pumpen zum Speisen eines Verstell- motors.
Eine beispielsweise Anwendung einer solchen Einrichtung findet sich bei Verstelluftschrauben. Eine derartige Einrichtung erfordert zeitweise eine grosse Durchflussmenge zur Betätigung eines mit dem be nutzten Druckmittel betriebenen Verstellmotors, um den Anstellwinkel der Luftschraubenblätter zu ver ändern.
Zu anderen Zeiten wird nur eine geringe Menge oder überhaupt kein Druckmittel benötigt, obwohl ein hoher Druck aufrechterhalten werden muss. Dementsprechend ist eine Mehrzahl von Pum pen erforderlich, um die notwendige grosse Durch- flussmenge sicherzustellen; wenn jedoch der Förder- druck jeder der Pumpen auf einem hohen Wert ge halten wird, ergibt sich ein beträchtlicher Verschleiss der Pumpen und ein bedeutender Leistungsverbrauch.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass einer ersten dieser Pumpen dauernd mit einem dem Verstellmotor zu geordneten Steuerorgan verbunden ist, wobei die von dieser ersten Pumpe dem VersteHmotor zugeführte Druckmittelmenge progressiv von Null bis zu einem Maximum veränderlich ist und bei weiter zuneh mendem Bedarf über dieses Maximum hinaus die zugeführte Druckmittelmenge durch die andern Pum pen erhöht wird, indem eine Pumpe nach der andern progressiv Druckmittel zum Verstellmotor fördert,
so dass mit der Gesamtheit der Pumpen eine von Null bis zu einem Maximalwert veränderliche Zu- flussmenge zum Verstellmotor erreicht wird.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Fig. <B>1</B> ist eine schematische Darstellung dieses Ausführungsbeispieles.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die veränderliche Durchflussmenge darstellt, die in der in Fig. <B>1</B> dar gestellten Einrichtung erreichbar ist.
Fig. <B>3</B> stellt eine Teilseitenansicht einer Verstell- luftschraube dar, mit der die Einrichtung zusammen arbeitet.
Fig. 4 ist im vergrösserten Massstab ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. <B>3.</B>
Die hydraulische Einrichtung enthält vier dauernd angetriebene Zahnradpumpen<B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> mit konstanter Fördermenge. Der Auslass der Pumpe<B>10</B> ist mit einer Hochdruckleitung 14 verbunden. Das andere Ende der Hochdruckleitung 14 ist mit einem Einlass <B>15</B> eines solenoidbetätigten Steuerschiebers<B>16</B> und durch eine Zweigleitung<B>17</B> mit einem Einlass eines Druckregelschiebers <B>18</B> verbunden.
Der Auslass der Pumpe<B>11</B> ist mit einer Leitung 48 verbunden, die zu einem Einlass eines Druckregel- schiebers <B>60</B> führt und über ein federbelastetes überdruckventil <B>61</B> mit der Leitung 14 in Verbindung steht. Der Auslass der Pumpe 12 ist mit einer Leitung <B>72</B> verbunden, die zu einem Einlass eines Druck- regelschiebers <B>70,</B> der dem Druckregelschieber <B>60</B> gleich ist, führt und über ein überdruckventil <B>71</B> mit der Leitung 14 in Verbindung steht.
Der Auslass der Pumpe<B>13</B> ist mit einer Leitung<B>82</B> verbunden, die zu einem Einlass eines Druckregelschiebers <B>80,</B> der den Schiebern<B>60</B> und<B>70</B> gleich ist, führt und über ein Überdruckventil<B>81</B> mit der Leitung 14 in Ver bindung steht.
Die hydraulische Einrichtung dient dazu, eine Verstelluftschraube zu regeln, die eine Nabe<B>90</B> (Fig. <B>3)</B> aufweist, welche eine Mehrzahl von radial verlaufenden Ansätzen<B>91</B> besitzt, in denen Luft- schraubenblätter <B>92</B> um ihre Längsachsen drehbar gelagert sind. Jedes Luftschraubenblatt <B>92</B> besitzt einen unabhängigen Verstellmotor <B>29</B> (Fig. <B>1),</B> der das Blatt um seine Längsachse dreht.
Die Bewegung der einzelnen Luftschraubenblätter <B>92</B> wird durch ein nicht dargestelltes Sonnenrad koordiniert, das so gelagert ist, dass es sich um die Luftschraubenachse drehen kann. An der Luftschraubennabe ist ein Reglergehäuse <B>93</B> angebracht. Dieses bildet einen Vorratsbehälter für das (vorzugsweise flüssige) Druckmittel, das in der Einrichtung verwendet wird, mit der die Verstellmotoren zur Einstellung des An- stellwinkels der Luftschraubenblätter betätigt werden.
Das Reglergehäuse <B>93</B> enthält ein feststehendes Pumpenantriebszahnrad 94, um das herum der Teil des Aggregats, der die übrigen Reglerteile trägt, rotiert. In das feststehende Pumpenantriebszahnrad greifen die Antriebszahnräder<B>95, 96, 97</B> und<B>98</B> ein, die treibend mit den Pumpen<B>10, 11,</B> 12 bzw. <B>13</B> verbunden sind. Wenn sich die Luftschraube mit dem Reglergehäuse dreht, sammelt sich das Druckmittel am äusseren Umfang des Reglergehäuses, von wo aus die Pumpen<B>10, 11,</B> 12 und<B>13</B> Druckmittel ansaugen können und es dann unter Druck ausstossen.
Der Druckregelschieber <B>18</B> liegt auf einem Radius des Reglergehäuses, so dass das bewegliche Glied dieses Schiebers auf die Fliehkraft anspricht. Der solenoid- betätigte Steuerschieber<B>16</B> liegt senkrecht zu einem Radius, so dass die Fliehkraft auf das bewegliche Glied dieses Schiebers keinen Einfluss hat.
Die Achsen von drei Durchflussregelschiebern 42,<B>52</B> und 74 und diejenigen der drei Druckregelschieber <B>60, 70</B> und <B>80</B> liegen auf Radien, so dass die beweglichen Glieder dieser Schieber auf die Fliehkraft ansprechen.
Der Steuerschieber<B>16</B> besitzt einen Schieber- körper <B>19</B> mit einer Bohrung, die ausser der Einlass- öffnung zwei im Abstand voneinander liegende Steueröffnungen 20 und 21 aufweist. Ein hin und her gehendes Schieberglied 22 ist in der Bohrung des Körpers<B>19</B> angeordnet und besitzt zwei im Abstand voneinander liegende Scheiben<B>23</B> und 24.
Das Schieberglied 22 wird normalerweise durch zwei ein ander gegenüberliegende (nicht dargestellte) Zentrier- federn in der Mitte gehalten, so dass die Scheiben<B>23</B> und 24 die Öffnungen wie dargestellt verschliessen. Die Endteile des Schiebergliedes 22 sind von Sole- noidspulen <B>25</B> und<B>26</B> umgeben.
Die Solenoidspulen <B>25</B> und<B>26</B> können mit Strom versorgt werden, so dass das Schieberglied 22 bewegt wird und der Einlass mit einer der Steueröffnungen 21 oder 20 verbunden wird.
Die Steueröffnungen 20 und 21 sind durch Steuer leitungen<B>27</B> und<B>28</B> mit entgegengesetzten Enden eines doppeltwirkenden Verstellmotors <B>29</B> verbunden. Die Leitungen<B>27</B> und<B>28</B> besitzen Zweigleitungen<B>30</B> bzw. <B>31,</B> die mit entgegengesetzten Enden eines Um- steuerschiebers <B>32</B> in Verbindung stehen.
Der Druck- regelschieber <B>18</B> enthält ein bewegliches Glied<B>33</B> mit zwei einander gegenüberliegenden, an einem Kolben <B>36</B> ausgebildeten, gleich grossen Stirnflächen 34 und <B>35.</B> Die Stimfläche 34 ist dem Druck in der Haupt- leitung 14 und der Zweigleitung<B>17</B> ausgesetzt. Die Stirnfläche<B>15</B> ist dem höheren der zwei Verstell- motoren <B>29</B> und den Leitungen<B>30</B> und<B>31</B> herr schenden Drucke ausgesetzt, und zwar über eine Steueröffnung, die zum Umsteuerschieber <B>32</B> führt.
Der Kolben<B>36</B> regelt eine Drosselöffnung<B>37.</B> Das Glied<B>33</B> ist mit einem Dämpfungskopf <B>38</B> versehen, welcher in einer Gehäusekammer liegt und an dem eine Druckfeder<B>39</B> angreift, deren anderes Ende sich am Schiebergehäuse abstützt. Die Feder<B>39</B> drückt das Glied<B>33</B> nach oben, wie es in Fig. <B>1</B> dargestellt ist. Ausserdem ist das Glied<B>33</B> in Richtung des Pfeiles 39a der Fliehkraft ausgesetzt, welche es zu sätzlich zur Feder<B>39</B> nach oben drückt.
Weiterhin bewirkt auch der, auf die Stirnfläche<B>35</B> einwirkende Druck, dass sich das Glied<B>33</B> nach oben bewegt, während der in der Leitun- <B>17</B> wirkende Druck der Aufwärtsbewegung entgegenwirkt. Somit ist der in der Leitung 14 aufrechterhaltene Druck um einen bestimmten (von der Drehzahll abhängigen) Betrag U 01 össer als der Druck im Verstellmotor <B>29,</B> wenn die Luftschraube mit konstanter Drehzahl angetrieben wird.
Der Druck in der Leitung liegt etwa um <B>32</B> k,-!CM2 über dem grösseren der zwei Drucke im Verstellmotor <B>29.</B> Der Druckregelschieber <B>18</B> arbeitet nach dem Bedarfsprinzip, so dass dann, wenn der Verstellmotor eine grössere Menge an Druckmittel fordert, das Glied<B>36</B> die Drosselöffnung<B>37</B> ver kleinert, so dass sich die richtigen Mengen- und Druckverhältnisse ergeben.
Der Schieber<B>60</B> enthält ein Gehäuse, in dem ein Glied<B>62</B> gleiten kann. Dieses besitzt einen Dämp- fungskopf <B>63,</B> an dem eine Feder 64 angreift, deren anderes Ende sich am Gehäuse abstützt. Die Feder 64 unterstützt die Fliehkraft und drückt das Glied<B>62</B> nach oben. Das Glied<B>62</B> besitzt einen Kolben<B>65,</B> dessen unteres Ende in einer Steuerkammer<B>57</B> liegt, die durch eine Öffnung mit einer Leitung<B>56</B> ver bunden ist. Die obere Stirnfläche<B>66</B> des Kolbens<B>65</B> ist dem Druck der Pumpe<B>11</B> durch die Einlassöffnung des Schiebers<B>60</B> ausgesetzt. Der Kolben<B>65</B> regelt eine Drosselöffnung<B>68,</B> die mit einer Leitung 49 in Verbindung steht.
Die Fliehkraft und die Feder 64 wirken dahin gehend, dass in der Leitung 48 ein Druck aufrecht erhalten wird, der um einen vorbestimmten Druck grösser ist als der Druck in der Steuerk-ammer <B>517.</B>
Die Schieber<B>70</B> und<B>80</B> sind dem Schieber<B>60</B> Creich, wobei die Drosselöffnung des Schiebers<B>70</B> mit einer Leitung<B>73</B> und die des Schiebers<B>80</B> mit dem Auslass verbunden ist.
Die Leitung<B>56,</B> die zur Steuerkammer<B>57</B> führt, ist mit einer mittleren Öffnung des Durchflussregel- schiebers 42 verbunden. Der Schieber 42 besitzt ein Glied 43 mit zwei scheibenförmiaen Ansätzen 44, 45 und einem Kolben 46 und ist der nach oben ge richteten Fliehkraft ausgesetzt, die noch durch eine Feder 47 unterstützt wird.
Die Drosselöffnung<B>37</B> des Druckregelschiebers <B>18</B> ist durch eine Leitung 40 mit einer Kammer 41 oberhalb des Gliedes 43 ver- bunden. Der Kolben 46 regelt eine Abflussöffnung <B>51.</B> Die Stellung des Schiebergliedes 43 wird durch den von der Drosselöffnung<B>37</B> abhängigen Druck in der Kammer 41 gesteuert, der, falls er grösser ist als der der Fliehkraft und der Kraft der Feder ent sprechende Druck, das Glied 43 nach unten drückt, so dass die Abflussöffnung <B>51</B> mit der Kammer 41 verbunden wird.
Zwischen dem Ansatz 45 und dem Kolben 46 liegt eine Auslassöffnung 54 und zwischen den Ansätzen 45 und 44 eine Einlassöffnung <B>58,</B> die durch eine Leitung<B>59</B> mit der Steuerkammer des Durchflussregelschiebers <B>18</B> verbunden ist. Der Ansatz 45 regelt die Verbindung der mittleren Öffnung<B>55</B> mit der Auslassöffnung 54 oder der Einlassöffnung <B>58.</B>
Die Schieber<B>52</B> und 74 sind dem Schieber 42 gleich. Der Schieber<B>52</B> besitzt eine Abflussöffnung <B>53</B> sowie eine oberhalb des Kolbens liegende Kammer <B>50,</B> die mit der Drosselöffnung<B>68</B> des Schiebers<B>60</B> durch die Leitung 49 verbunden ist. Die mittlere Öffnung des Schiebers<B>52</B> ist durch eine Leitung mit der Steuerkammer des Schiebers<B>70</B> verbunden, und die Einlassöffnung des Schiebers<B>52</B> ist mit der Leitung <B>59</B> verbunden. Der Schieber 74 besitzt oberhalb des Kolbens eine Kammer, die durch eine Leitung<B>73</B> mit der Drosselöffnung des Schiebers<B>70</B> in Verbindung steht.
Die mittlere Öffnung des Schiebers 74 ist durch eine Leitung mit der Steuerkammer des Schiebers<B>80</B> und die Einlassöffnung des Schiebers 74 mit der Lei tung<B>59</B> verbunden.
Wenn die Drosselöffnung<B>37</B> offen ist, wird die überschüssige Menge, die von der Pumpe<B>10</B> geför dert wird, zur Kammer 41 abgeleitet, so dass das Glied 43 nach unten bewegt wird. Wenn sich das Glied 43 nach unten bewegt hat, wird die Einlass- öffnung <B>58</B> von der mittleren Öffnung<B>55</B> abgesperrt, so dass in der Steuerkammer<B>57</B> des Schiebers<B>60</B> kein Druck herrscht.
Dadurch kann der Druck in der Leitung 48 das Glied<B>62</B> nach unten drücken und die Förderung der Pumpe<B>11</B> aus der Leitung 48 strömt in die Kammer<B>50</B> des Durchflussregelschie- bers <B>52,</B> drückt das zugehörige bewegliche Glied nach unten und fliesst durch die Ablassöffnung <B>53</B> ab. Die überschüssige Fördermenge, die der Kammer 41 durch die Leitung 40 zufliesst, fliesst durch die Ab- flussöffnung <B>51</B> ab.
Wenn der Schieber<B>52,</B> wie dargestellt, nach unten gedrückt ist, ist die Leitung<B>59</B> von der Steuerkammer des Ventils<B>70</B> abgesperrt, so dass die Fördermenge der Pumpe in die Leitung<B>73</B> strömt und das beweg liche Glied des Schiebers 74 nach unten bewegt. Dadurch wird die Leitung<B>59</B> von der Steuerkammer des Schiebers<B>80</B> abgesperrt, so dass die Fördermenge der Pumpe<B>13</B> zum Auslass strömt.
Auf diese Weise sind also, wenn die Pumpe<B>10</B> den Mengen- und Druckanforderungen des Systems genügen kann, wie es durch das Niederdrücken des Gliedes<B>33</B> des Schiebers<B>18</B> gegen die Fliehkraft, die Kraft der Feder<B>39</B> und den auf die Stirnfläche<B>35</B> wirkenden Druck angezeigt wird, die übrigen Pumpen <B>11,</B> 12 und<B>13</B> unbelastet. Wenn die Mengenanforderungen des Systems durch die Pumpe<B>10</B> nicht mehr erfüllt werden können, sinkt der Druck in der Leitung 14 ab, so dass der Schieber<B>18</B> vorerst ansteigt, bis der Kolben <B>36</B> die Drosselöffnung<B>37</B> schliesst.
Dadurch wird der Druck in der Kammer 41 verringert, bis die Feder 47 mit Unterstützung der Fliehkraft das Glied 43 nach oben bewegt, so dass der in der Leitung<B>59</B> wirkende Druck sich zur Kammer<B>57</B> des Schiebers<B>60</B> fort pflanzt. Dadurch wird das bewegliche Glied des Schiebers<B>60</B> angehoben und vergrössert den Druck in der Leitung 48. Das Druckmittel strömt aus der Leitung 48 durch das überdruckventil <B>61</B> in die Leitung 14.
Dadurch wird die Fördermenge der Pumpe<B>11</B> der Pumpe<B>10</B> hinzugefügt, so dass der Bedarf des Systems gedeckt wird. Wenn der Bedarf mehr als gedeckt wird, nimmt der Druck zu und drückt das bewegliche Glied des Schiebers<B>60</B> nach unten, so dass die Drosselöffnung<B>68</B> geöffnet wird, durch die die überschüssige Fördermenge über den Schieber <B>52</B> abfliesst.
Wenn der Bedarf durch die zusammengenom menen Fördermengen der beiden Pumpen<B>10</B> und<B>11</B> nicht gedeckt werden kann, bewegt sich das beweg liche Glied des Schiebers<B>60</B> nach oben und schliesst die Drosselöffnung<B>68.</B> Der Druck in der Kammer <B>51</B> des Schiebers<B>52</B> reicht nicht aus, die Bewegung des beweglichen Gliedes des Schiebers<B>52</B> nach oben zu verhindern, so dass der Druck der Leitung<B>59</B> in der Steuerkammer des Schiebers<B>70</B> wirksam wird. Dadurch wird der Schieber<B>70</B> angehoben und der Druck in der Leitung<B>72</B> steigt an. Das Medium strömt nun aus der Leitung<B>72</B> durch das überdruck- ventil <B>71</B> in die Leitung 14.
Dadurch wird die Förder menge der Pumpe 12 den Fördermengen der Pumpen <B>10</B> und<B>11</B> hinzugefügt. Wenn diese Förderung nicht ausreicht, wird in gleicher Weise noch die Förderung der Pumpe<B>13</B> hinzugefügt. Die Drosselöffnungen der Druckregelschieber <B>18, 60, 70</B> und<B>80</B> werden veränderlich geregelt, so dass die Fördermenge der zuletzt zugeschalteten Pumpen in übereinstimmung mit dem Bedarf geändert wird, während die übrigen in Betrieb befindlichen Pumpen ihre gesamte Förder menge liefern. Damit ergibt sich eine kontinuierlich veränderliche Fördermenge in Abhängigkeit vom Bedarf des VersteHmotors <B>29.</B>
Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm zeigt die Fördermenge des Vielfachpumpensystems. Die<B>Ab-</B> szisse zeigt die Fördermengen der Pumpen<B>10, 11,</B> 12 und<B>13,</B> wie sie in der Hochdruckleitung 14 zu geschaltet werden. Die Ordinate des Diagramms stellt die Durchflussmenge in M3/min dar. Wenn also die Pumpe<B>10</B> wirksam ist, kann die Durchflussmenge von Null bis Xm?,/min geändert werden. Wenn die Pumpen<B>10</B> und<B>11</B> wirksam sind, kann die Durch- flussmenge von X bis<B>Y</B> M3/min geändert werden.
Mit den Pumpen<B>10, 11</B> und 12 kann die Durchflussmenge von Y bis Z m3/min geändert werden, Wenn alle Pumpen<B>10, 11,</B> 12 und<B>13</B> arbeiten, ist die Durch- flussmenge von Z bis<B>A</B> veränderlich. Es kann also entsprechend den augenblicklich wirksamen Pumpen jeder gewünschte Durchfluss bis zu einem Maximal wert<B>A</B> erreicht werden.
Obwohl der Umsteuerschieber <B>32</B> so dargestellt ist, als ob es parallel zum Glied<B>33</B> liegt, liegt es in Wirklichkeit senkrecht dazu und spricht nicht auf die Fliehkraft an.
Das in der Einrichtung verwendete Druckmittel ist vorzugsweise eine Flüssigkeit wie Hydrauliköl, könnte aber anstatt dessen z. B. Luft sein.