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Leistungsregeleinrichtung für Axialkolbenpumpen Bekannt sind Axialkolbenpumpen,
bei denen die Fördermenge je Umdrehung stufenlos zwischen Null und einem Höchstwert
durch Schwenken der umlaufenden Zylindertrommel verändert werden kann. Diese Möglichkeit
wird häufig ausgenutzt, um die Fördermenge der Pumpe bei Überschreiten eines bestimmten
Druckes im Arbeitskreis mittels. eines Reglers auf einen solchen Wert zu verringern,
daß das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment einen bestimmten Wert nicht überschreitet.
Wenn die Axialkolbenpumpe z. B. mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, so bewirkt
der Regler innerhalb eines bestimmten Bereiches eine konstante Leistungsaufnahme
der Pumpe. Die bekannten Regler dieser Art werden vom Arbeitsdruck der Anlage direkt
gesteuert. Dabei wirkt der Arbeitsdruck auf einen Kolben, der von einer starken
Feder belastet ist, so daß sich je nach Höhe des Arbeitsdruckes eine bestimmte Stellung
des Reglerkolbens ergibt. Von der Stellung dieses Kolbens wird dann die Schwenklage
der Zylindertrommel der Axialkolbenpumpe und damit ihre Fördermenge beeinflußt.
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Bei dieser Art der Regelung kann man zusätzlich eine Verstelleinrichtung
anbringen, mit der die Axialkolbenpumpe auch auf eine kleinere Fördermenge eingestellt
werden kann als der Reglerstellung entspricht. Eine derartige zusätzliche Verstelleinrichtung
kann z. B. mechanisch wirken, indem über ein Handrad und eine Spindel ein Anschlag
verschoben wird, der die Maximalausschwenkung der -Axialkolbenpumpe begrenzt. Mit
einer solchen Verstellung kann die Pumpe unabhängig vom Regler auf die Fördermenge
Null und sogar auf negative Förderung geschwenkt werden, wie es für Umkehrsteuerungen
an Pressen, Winden od. dgl. benötigt wird. Das hat aber den Nachteil, daß die Leistungsregelung
nur auf einer der beiden Schwenkseiten der Axialkolbenpumpe und damit nur in einer
Förderrichtung wirksam ist. Außerdem muß die Verstelleinrichtung die verhältnismäßig
großen Kräfte überwinden, die die Reglerfeder normalerweise aufbringt.
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Es gibt für Umkehrsteuerungen die bessere Möglichkeit, die Axialkolbenpumpe
hydraulisch über ein Hilfsdruckgerät zu schwenken. Nachteilig bei diesen bekannten
Umkehrsteuerungen mit veränderlichem Hilfsdruck ist aber, daß sie bisher nicht mit
einfachen Mitteln so ausgebildet werden konnten, daß gleichzeitig auch eine selbsttätige
Regelung auf konstantes Antriebsdrehmoment der Pumpe möglich war.
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Um diesen Nachteil 'zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, dem Hilfsdruckgerät
ein vom Arbeitsdruck der Pumpe beeinflußtes Verstellorgan, zweckmäßig ein Leistungsventil
zuzuordnen, welches den Hilfsdruck und damit die Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit
von der Größe des Arbeitsdruckes selbsttätig steuert. Vorzugsweise besteht das Leistungsventil
aus einem im Hilfsdruckgerät angeordneten Überdruckventil, dessen Schließkraft durch
einen vom Arbeitsdruck der Pumpe beaufschlagten Kolben beeinflußt ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels: F i g. 1 zeigt eine Umkehrsteuerung
mit dem erfindungsgemäßen Leistungsventil, bei der die Axialkolbenpumpe über ein
hydraulisches Hilfsdruckgerät verschwenkt wird; F i g. 2 zeigt das Leistungsventil
gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung.
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Eine Axialkolbenpumpe 1 wird von einem Motor mit beispielsweise
konstanter Drehzahl angetrieben. Die Pumpe fördert ihr Öl in eine der beiden zu
einem Verbraucher führenden Arbeitsleitungen 2 und 3, wobei das vom Verbraucher
zurückfließende Öl durch die jeweils andere Leitung 3 bzw. 2 der Pumpe 1 wieder
zugeführt wird. Die Richtung des Ölstromes und damit z. B. die Drehrichtung eines
als Verbraucher an die Leitungen 2 und 3 angeschlossenen Ölmotors wird durch die
Ausschwenkrichtung der Zylindertrommel der Pumpe, die Menge des pro Zeiteinheit
geförderten Öls und damit die Drehzahl des Ölmotors wird durch die Größe dieser
Ausschwenkung bestimmt. Die Schwenkung der Zylindertrommel erfolgt mittels eines
Stellkalbens 4, der über eine Leitung 5 a von der Zweistrom-Zahnradpumpe 5 gespeist
wird. Der Stehkolben 4 ist mit dem Schwenkkörper der Pumpe 1 bzw. mit dessen schwenkbarem
Gehäuse mechanisch, beispielsweise über die Kolbenstange 4 a verbunden, so daß die
Pumpe beim Verschieben des Stellkolben`s 4 verschwenkt wird. Das vom Steilkolben
4 nicht aufgenommene Öl wird über ein überdruckventil
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durch das gleichzeitig der Stehöldruck auf eine bestimmte Höhe (z. B. 10 atü) begrenzt
wird.
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Dem Stehkolben 4 wird von einem auf der gleichen Kolbenstange 4a sitzenden
Steuerschieber 7 das Steuerkommando gegeben. Dieser Steuerschieber 7 ist z. B. ein
Doppelkolben mit gleich großen Kolbenflächen auf beiden Seiten, der von einer Druckfeder
7a #n Mittelstelluna aehalten wird. In dieser Stellung wird die Axialkolbenpumpe
1 durch den Stehkolben 4 auf die Fördermenge Null gesteuert. Der Steuerschieber
7 wird über einen Vierwegeschieber 8 mit drucklosem Umlauf in Mittelstellung beaufschlagt.
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Je nach Betätigungsrichtung des Schiebers 8 wird die eine oder andere
Seite des Steuerschiebers 7 mit der zweiten Leitung 5 b der Zahnradpumpe 5 verbunden,
so daß der Steuerschieber 7 und mit ihm der Stellkolben 4 nach der einen oder anderen
Seite gegen die Kraft der Feder 7a ausgelenkt wird. Die Größe dieser Auslenkung
und damit die Stellung des Pumpenschwenkkörpers ist abhängig von dem Stehöldruck
in der Leitung 5 b, der seinerseits von einer Kulisse 9 a eines Überdruckventils
9 beeinflußt wird. Diese Kulisse 9a ist mit dem Kolben des Schiebers 8 derart verbunden,
daß je nach Stellung des Schiebers 8 das Überdruckventil 9 verschieden stark vorgespannt
wird. Die Zuordnung ist so, daß mit größer werdender Auslenkung des Schiebers 8
nach jeder Seite der Stehöldruck in der Leitung 5 b steigt, wodurch auch
der Schwenkwinkel der Pumpe 1 vergrößert wird. Jeder Stellung des Handhebels des
Schiebers 8 ist damit eine bestimmte Fördermenge der Pumpe 1 zugeordnzt. Beim Durchschalten
des Schiebers 8 über die Nullstellung kehrt sich gleichzeitig die Förderrichtung
der Pumpe 1 um.
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Um diese bekannte Umkehrsteuerung mit veränderlichem Verstelldruck
mit einfachen Mitteln so auszubilden, daß gleichzeitig eine Regelung auf konstantes
Antriebsdrehmoment der Axialkolbenpumpe 1 möglich ist. sieht die Erfindung ein sogenanntes
Leistungsventil 10 vor, das zwischen den Arbeitsleitungen 2, 3 und der Stellölleitung
5 b gelegt ist und die Aufgabe hat, den Stellöldruck in Abhängigkeit vom
Arbeitsdruck zu begrenzen. Mit steigendem Arbeitsdruck soll dieses Leistungsventil
den Stellöldruck auf kleinere Werte verringern, so daß die Axialkolbenpumpe 1 bei
steigendem Arbeitsdruck auf kleinere Fördermenge auch dann eingeschwenkt wird, wenn
der Schieber 8 ganz ausgelenkt ist. Die Zuordnung zwischen Arbeitsdruck und Stehöldruck,
d. h. zwischen Arbeitsdruck und Fördermenge, kann durch dieses Leistungsventil mit
einfachen Mitteln so erfolgen, daß ein bestimmtes Antriebsdrehmoment der Axialkolbenpumpe
1 und damit bei gleichzeitig konstanter Antriebsdrehzahl eine bestimmte Antriebsleistung
nicht überschritten wird.
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Eine Ausführung des Leistungsventils 10 ist in F i g. 2 gezeigt.
Bei 11 ist der Arbeitsdruck der Axialkolbenpumpe 1 angeschlossen, bei 13 der Stellöldruck
in der Leitung 5b, während über 12 die Abführung des Lecköls erfolgt, das
beim Öffnen des Ventils aus der Stellölleitung entweicht. Der Kolben 14 bildet mit
dem Federteller 14a und der Feder 15 ein überdruckventil, das in der gezeichneten
Stellung seines verschiebbaren Federtellers 18 den Stehöldruck auf die Höhe
begrenzt, die für die volle Ausschwenkung der Pumpe 1 nötig ist. Steigt der Arbeitsdruck
der Pumpe 1 über ein vorgegebenes Maß, dann zieht ein mit dem Federteller
18 verbundener Kolben 16 gegen die Vorspannung einer Feder 17, die
sich einerseits am Gehäuse des Ventils und andererseits an dem Federteller
18 abstützt, den Federteller 18 zurück, wodurch die Feder 15 entlastet
wird. Der Ansprechdruck des Überdruckventils 14, 15 wird verringert, und zwar um
so mehr, je höher der Arbeitsdruck steigt. Die dadurch hervorgerufene Abhängigkeit
zwischen Arbeitsdruck und Stellöldruck ist bei Verwendung einfacher Schraubenfedern
linear. Sie kann aber durch entsprechende Federanordnung (z. B. Tellerfeder wechselnder
Schichtung) auch anders ausgebildet werden. Wenn die Axialkolbenpumpe 1 in beiden
Förderrichtungen auf das gleiche Leistungsventil ansprechen soll, dann müssen beide
Arbeitsleitungen 2 und 3 sowie beide Stehölleitungen 5 b
über je einen 3/2-Wegeschieber
geringer Nennweite so mit den Leitungen 11 bzw. 13 zusammengeschaltet sein,
daß die unter Druck stehenden, zum Schieber 8 führenden Leitungen (2 oder 3 und
eine der Leitungen 5b) jeweils mit den zum Leistungsventil 10 führenden
Leitungen (11 bzw. 13) verbunden sind. Diese 3/2-Wegeschieber 19, 20
werden dabei von dem Druck in den Leitungen selbsttätig gesteuert. Es können aber
auch für die beiden Förderrichtungen der Axialkolbenpumpen 1 verschiedene Leistungsventile
10 verwendet werden, wenn die Leistungsaufnahme der Pumpe bei den einzelnen Förderrichtungen
unterschiedlich sein soll.
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Das von dem Druck in den Arbeitsleitungen 2, 3 beeinflußte Leistungsventil
10 steuert, wie erwähnt, den Druck in der Stehölleitung 5 6 und damit die
Ausschwenkung bzw. die Fördermenge der Pumpe 1 selbsttätig in der Weise, daß ein
konstantes Antriebsdrehmoment an der Pumpe 1 erzielt wird.