DE1190793B - Steuerung fuer durch Drehmotoren angetriebene Schubkolbenpumpen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int.

Deutsche Kl.: 59 a-19

Nummer: 1190 793

Aktenzeichen: B46090Ic/59a

Anmeldetag: 16. September 1957

Auslegetag: 8. April 1965

Das Hauptpatent betrifft eine Steuerung für mittels Drehmotoren angetriebene Schubkolbenpumpen mit gegebenenfalls mehreren Pumpenzylindern, deren axial verschiebliche Kolben bei gleichbleibendem Kolbenhub die Druckflüssigkeit über eine Vorzugsweise kurz bemessene, mit einem Rückschlagventil ausgerüstete Saugleitung ansaugen und in eine Druckleitung fördern, wobei jeder Saugleitung eine gegebenenfalls für mehrere Saugleitungen gemeinsame, verstellbare Drossel zugeordnet ist, welche bei der Verstellung einen zwischen etwa 5 und 100% zu- bzw. abnehmenden Teil des Strömungsquerschnittes der Saugleitung freigibt und welche sich dadurch kennzeichnet, daß die Drossel in Abhängigkeit von dem Pumpenmotordrehmoment gesteuert ist. Die von den Pumpenzylindern angesaugte Druckflüssigkeitsmenge soll hierbei zwischen etwa 5 und 100% der vollen ZylinderfüHung vorzugsweise stufenlos sowie in der Weise regelbar sein, daß bei einem Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes über das normale Betriebsdrehmoment eine Drosselung und bei einem Absinken des Pumpenmotordrehmomentes unter diesen Wert eine Vergrößerung der von der Pumpe angesaugten Druckflüssigkeitsmenge erfolgt. Da das Pumpenmotordrehmoment von der jeweiligen Belastung der Arbeitsmaschine, ζ. B. dem von einer Presse zu überwindenden Widerstand, abhängig ist, wird durch die Steuerung nach dem Hauptpatent die von der Pumpe angesaugte und in die Druckleitung geförderte Druckflüssigkeitsmenge selbsttätig der jeweiligen Belastung der Arbeitsmaschine angepaßt. Da sich auch der Flüssigkeitsdruck der zur Arbeitsmaschine führenden Druckleitung der jeweiligen Belastung der Arbeitsmaschine entsprechend ändert, muß die Pumpe bei zunehmender Belastung der Arbeitsmaschine gegen einen entsprechend erhöhten Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung fördern. Hierzu ist die Pumpe jedoch ohne unzulässige Belastung des Pumpenantriebes ohne weiteres in der Lage, da durch die Steuerung nach dem Hauptpatent mit zunehmender Belastung der Arbeitsmaschine und entsprechend steigendem Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung eine umgekehrt proportionale Veränderung, d. h. eine entsprechende Drosselung der angesaugten und geförderten Druckflüssigkeitsmenge erfolgt, so daß das Produkt aus Fördermenge und Flüssigkeitsdruck im wesentlichen konstant bleibt. Umgekehrt führt eine Verringerung der Belastung der Arbeitsmaschine und eine entsprechende Verringerung des in der Druckleitung herrschenden Flüssigkeitsdruckes infolge der damit verbundenen Verringerung des Pumpenmotordreh-S'teuerung für durch Drehmotoren angetriebene
Schubkolbenpumpen

Zusatz zum Patent: 1102 560

Anmelder:

Bochumer Eisenhütte Heintzmann & Co.,

Bochum, Blücherstr. 33

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans Friedrich Heintzmann, Bochum

momentes zu einer entsprechenden selbsttätigen Vergrößerung der von der Pumpe angesaugten und geförderten Druckflüssigkeitsmenge, die es beispielsweise ermöglicht, die Arbeitsmaschine bei geringerer Belastung mit entsprechend größerer Geschwindigkeit zu bewegen oder zu verstellen. Auf diese Weise ist es möglieh, das Pumpenmotordrehmoment — von geringen sowie kurzzeitigen Schwankungen abgesehen — unabhängig von der jeweiligen Belastung der Arbeitsmaschine im wesentlichen konstant zu halten, so daß unzulässig hohe Belastungen des Pumpenantriebes mit Sicherheit vermieden werden. Andererseits ermöglicht die Steuerung nach dem Hauptpatent die Anwendung von gegenüber den bekannten Bauarten wesentlich leichter dimensionierten Pumpenantrieben, da diese nicht mehr wie bisher auf das bei Höchstbelastung der Arbeitsmaschine aufzubringende, außerordentlich große Drehmoment ausgelegt zu werden brauchen. Insbesondere bei Pressen, beispielsweise Schrott- und Parkettierpressen, bei denen die Belastung und damit der Kraftbedarf der Presse erheblichen Schwankungen unterliegt, hat sich die Steuerung nach dem Hauptpatent ausgezeichnet bewährt, da sie bei zunehmender Belastung der Presse und entsprechend zunehmendem Kraftbedarf derselben selbsttätig die von der Pumpe angesaugte und geförderte Druckmittelmenge in solchem Maße drosselt, daß das Pumpenmotordrehmoment im wesentlichen konstant gehalten wird und unzulässig hohe Beanspruchungen des Pumpenantriebes vermieden werden.

Die Steuerung nach dem Hauptpatent ermöglicht hierbei eine außerordentlich feinfühlige Anpassung der jeweils angesaugten Druckflüssigkeitsmenge an die Belastung bzw. den Kraftbedarf der Arbeitsmaschine und zeichnet sich außerdem durch eine

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sehr geringe Trägheit aus, so daß ein Ansteigen oder nisch gekuppelt und durch die Schwenkbewegung des

Absinken des Pumpenmotordrehmomentes über bzw. Motorständers gesteuert. Als der Schwenkbewegung

unter das normale Betriebsdrehmoment innerhalb entgegenwirkende Kraft kann hierbei eine Feder

einer sehr geringen Zeitspanne durch eine ent- oder aber auch ein am Umfang des Motorständers

sprechende Veränderung der Ansaugemenge aus- 5 angreifendes, dem Gegenmoment entgegenwirkendes

geglichen und damit in entsprechend kurzer Zeit die Gegengewicht Verwendung finden. Die Größe und

Belastung des Pumpenmotors auf die normale Be- Charakteristik der Rückstellkraft, die Kupplung zwi-

triebslast zurückgeführt wird. Ein weiterer Vorteil sehen Motorständer und Drossel sowie die Aus-

der Steuerung nach dem Hauptpatent besteht darin, bildung der Drossel können hierbei in der jeweils

daß ihre Arbeitsweise von etwaigen, z. B. tempe- io gewünschten Weise aufeinander abgestimmt werden.

raturbedingten Viskositätsschwankungen des Druck- Die Anordnung wird dabei zweckmäßig so gewählt,

mittels völlig unabhängig ist, da derartige Viskosi- daß bei Erreichen des höchstzulässigen Gegen-

tätsschwankungen sich naturgemäß auch auf das momentes die Druckflüssigkeitsmenge bis auf den

Pumpenmotordrehmoment auswirken und damit zur Schmierung der Pumpenzylinder erforderlichen

kompensiert werden. 15 Mindestbetrag von etwa 5% der vollen Zylinder-

Je nach der in Abhängigkeit von dem Pumpen- füllung verringert wird. Bei einer Verringerung der motordrehmoment sich selbsttätig ändernden Stel- Belastung der Arbeitsmaschine und einem dement- lung der Drossel saugen der oder die mit gleich- sprechenden Absinken des auf den Motorständer bleibendem Kolbenhub und praktisch konstanter übertragenen Gegenmomentes wird durch entgegen- Hubzahl arbeitenden Pumpenkolben einer der je- 20 gesetzte Verstellung der Drossel der Ansaugquer- weiligen Belastung der Arbeitsmaschine angepaßte, schnitt der Pumpe so lange vergrößert, bis das auf stufenlos regelbare Druckflüssigkeitsmenge aus der den Motorständer übertragene Gegenmoment und oder den Saugleitungen an. Beim Saughub entsteht in die in entgegengesetzter Richtung wirkende Rück- jedem Pumpenzylinder ein der angesaugten Druck- stellkraft sich das Gleichgewicht halten. Auf diese flüssigkeitsmenge umgekehrt proportionales Vakuum, 25 Weise ist es möglich, trotz unterschiedlicher Be- so daß je nach der im Pumpenzylinder herrschenden lastung der Arbeitsmaschine das Pumpenmotordreh- Temperatur ein kleinerer oder größerer Teil der an- moment — von geringen Schwankungen abge- gesaugten Druckflüssigkeit verdampft, welche beim sehen — ständig annähernd konstant zu halten, so Druckhub des Pumpenkolbens wieder kondensiert daß unzulässige Belastungen des Pumpenmotors ver- und auf dem letzten Teil des Kolbenweges auf den 30 mieden werden.

erforderlichen Flüssigkeitsdruck gebracht wird. Da Bei einer Steuerung nach dem Hauptpatent kann bei dieser Steuerung nur eine dem jeweiligen Bedarf durch Stoßbeanspruchungen der Arbeitsmaschine der Arbeitsmaschine entsprechende Druckmittel- das Pumpenmotordrehmoment plötzlich in einem menge auf den jeweils erforderlichen Enddruck ge- solchen Maße zunehmen, daß die Drossel schlagartig bracht wird, ist der für den Antrieb der Pumpe er- 35 in ihre Endstellung mit der geringsten öffnung des forderliche Energieverbrauch entsprechend gering. Ansaugquerschnittes bewegt wird. Bei Verwendung Die zur Erzeugung des Vakuums im Pumpenzylinder der Steuerung nach dem Hauptpatent für Pumpen benötigte nicht sehr große Energiemenge wird auf von Pressen, beispielsweise Rieht- und Biegepressen dem ersten Teil des Druckhubes, in welchem im für Grubenausbauprofile, tritt dieser Fall in der Zylinder noch Unterdruck herrscht, zum größten 40 Regel beim Aufsetzen des Pressenstempels auf das Teil wieder für die Kolbenbewegung nutzbar ge- zu bearbeitende Werkstück ein. Durch die schlag- macht. Dem Pumpenmotor wird somit im wesent- artige Bewegung der Drossel in ihre Endstellung wird liehen nur für den letzten, der Verdichtung der je- die angesaugte Druckflüssigkeitsmenge zwar erheb- weils angesaugten Druckflüssigkeitsmenge dienenden lieh vermindert, jedoch ist in diesem Augenblick Teil des Druckhubes Energie entnommen. Da die 45 wenigstens ein Teil der Pumpenzylinder noch ganz von der Pumpe umgewälzte Druckflüssigkeitsmenge mit Druckflüssigkeit gefüllt, so daß die gesamte dem jeweils vorhandenen Bedarf der Arbeitsmaschine Flüssigkeitsfüllung dieser Zylinder gegen den plötz entsprechend stufenlos sowie selbsttätig regelbar ist, lieh erheblich angestiegenen Gegendruck in der wird die Erwärmung der Druckflüssigkeit auf ein Druckleitung gefördert werden muß. Die hierzu erMindestmaß beschränkt. 5° forderliche Kraft vermag der Pumpenmotor bei

Ein weiterer Vorteil der Steuerung nach dem seiner normalen Drehzahl nicht aufzubringen, so daß

Hauptpatent besteht darin, daß sie von der Art und die Drehzahl ebenfalls schlagartig absinkt und der

Ausbildung der jeweils vorgesehenen Drossel weit- Motor eine oder einige sehr langsame Umdrehungen

gehend unabhängig ist. Jedoch muß die Drossel so ausführt, die eine erhebliche Belastung des Motors

ausgebildet sein, daß der Ansaugquerschnitt der 55 und des diesen speisenden Netzes hervorrufen.

Pumpe zwischen etwa 5 und 100% des größtmög- Wegen dieser vor allem bei hydraulisch angetriebe-

lichen Ansaugquerschnittes verändert werden kann. nen Pressen ständig auftretenden starken stoßartigen

Dadurch, daß auch bei stärkster Drosselung der An- Belastungen war es bislang regelmäßig erforderlich,

saugmenge eine öffnung von etwa 5% des größt- sowohl die Druckleitungen als auch die die Pumpe

möglichen Ansaugquerschnittes erhalten bleibt, ist 60 antreibenden Drehmotoren mit Rücksicht auf die zu

auch bei stärkster Drosselung eine ausreichende erwartenden Belastungsspitzen erheblich stärker zu

Schmierung der Pumpenzylinder gewährleistet. dimensionieren, als dies im Hinblick auf die normale

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des Belastung der Leitungen und Motoren an sich er- Hauptpatentes ist die Drossel mit dem Motorständer, forderlich wäre. Diese Schwierigkeiten lassen sich bei welcher gegenüber seiner Lagerung in der Drehebene 65 einer Pumpenregelung in Abhängigkeit von dem des Motorläufers unter der Wirkung des auf das Pumpenmotordrehmoment auch nicht dadurch be Motorgehäuse übertragenen Gegenmomentes gegen heben, daß man in der zur Arbeitsmaschine führen eine Rückstellkraft schwenkbar gelagert ist, mecha- den Druckleitung ein federbelastetes Druckent-

lastungs- oder Überdruckventil vorsieht, da dieses lediglich die Überschreitung eines bestimmten Höchstdruckes in der Druckleitung zu verhindern vermag, jedoch nicht in der Lage ist, bei einem plötzlichen starken Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes, eine kurzzeitige Druckentlastung herbeizuführen. Da das Pumpenmotordrehmoment gleich ist dem Produkt aus der Fördermenge der Pumpe und ihrem jeweiligen Förderdruck, muß bei einer Pumpe, die entsprechend dem Hauptpatent so geregelt wird, daß das Pumpenmotordrehmoment im wesentlichen ständig konstant bleibt, die Druckleitung der Pumpe so ausgebildet sein, daß sie bei einer Änderung der Fördermenge der Pumpe erhebliche, dazu umgekehrt proportionale Druckänderungen aufzunehmen vermag. Würde man in der Druckleitung der Pumpe ein übliches, federbelastetes Überdruck- oder Sicherheitsventil vorsehen, so könnte dieses nur so eingestellt werden, daß es sich bei Überschreitung eines bestimmten Höchstdruckes in ao der Druckleitung öffnet. Hierbei würde jedoch völlig unberücksichtigt bleiben, ob in diesem Falle dem Pumpenmotor bei entsprechend großer Fördermenge der Pumpe ein über dem Normalwert liegendes Drehmoment oder aber — bei entsprechend kleiner as Fördermenge — ein nur sehr kleines Drehmoment abverlangt wird. Aus diesem Grunde stellt die Einschaltung federbelasteter Überdruck- oder Sicherheitsventile in die Druckleitung von Pumpen, welche entsprechend dem Hauptpatent in Abhängigkeit von dem Pumpenmotordrehmoment selbsttätig gesteuert werden, keine hinreichend wirksame Maßnahme zum Schütze gegen ein plötzliches starkes Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes dar, wie es bei plötzliehen Belastungsspitzen der von der Pumpe mit Druckflüssigkeit versorgten Arbeitsmaschine auftreten kann.

Aber auch aus anderen Gründen haben sich federbelastete Sicherheits- oder Überdruckventile vor allem bei hohen Druckmitteldrücken von mehreren hundert Atmosphären als unzureichend erwiesen, um einen wirksamen Schutz der Druckleitung, der Pumpe und des Pumpenmotors gegen übermäßig hohe Belastungen zu gewährleisten. Dies liegt einmal daran, daß bei derart hohen Drücken die den Absperrkörper des Sicherheitsventils in Schließstellung haltende Feder sehr stark dimensioniert werden muß, was zunächst eine feinfühlige Einregelung des Ventils auf einen bestimmten Öffnungsdruck außerordentlich erschwert. Andererseits neigen derartige vom Druckmitteldruck im Öffnungssinne gegen die Schließkraft einer Feder belastete Sicherheitsventile in der Nähe des Ansprechdruckes zum Flattern, was sich infolge der hierbei auftretenden kurzen Druckstöße sehr nachteilig auf den die Pumpe antreibenden Drehmotor auswirkt. Derartige federbelastete Sicherheitsventile haben außerdem infolge der notwendigen starken Dimensionierung der Schließfedern eine sehr große Trägheit, so daß sie plötzlichen starken Belastungsstößen keinen wirksamen Schutz gegen Überlastungen der Druckleitung, der Pumpe und des Pumpenmotors darstellen. Es müssen daher diese Vorrichtungen erheblich stärker dimensioniert werden, als es mit Rücksicht auf den höchstzulässigen Druck, auf den Sicherheitsventile eingestellt sind, an sich erforderlich wäre.

Diese Schwierigkeiten, die bei einer in Abhängigkeit von dem Pumpenmotordrehmoment gesteuerten Pumpe gemäß dem Hauptpatent auftreten können, werden erfindungsgemäß durch ein durch das plötzliehe Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes steuerbares, kurzzeitig sich öffnendes Druckentlastungsventil in der Druckleitung vermieden. Bei einem plötzlichen starken Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes wird völlig unabhängig von dem in der Druckleitung herrschenden Flüssigkeitsdruck allein in Abhängigkeit von dem Pumpenmotordrehmoment die Druckleitung kurzzeitig derart entlastet, daß die noch in den Pumpenzylindern befindliche Druckfiüssigkeitsmenge gegen einen relativ niedrigen Gegendruck in die Druckleitung gefördert werden kann. Es hat sich gezeigt, daß es mittels einer derartigen Steuerung ohne weiteres möglich ist, auch bei sehr hohen Flüssigkeitsdrücken von mehreren hundert Atmosphären sowie bei plötzlichen und starken Belastungsschwankungen der Arbeitsmaschine ein unzulässig starkes Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes mit Sicherheit zu vermeiden und in jedem Falle eine ausreichend schnelle AbSenkung des Flüssigkeitsdruckes auf den Druck zu gewährleisten, der bei der jeweils eingeregelten Fördermenge der Pumpe dem ständig im wesentliehen konstant gehaltenen Pumpenmotordrehmoment entspricht. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, in Abhängigkeit von dem Pumpenmotordrehmoment gesteuerte Druckentlastungsventil arbeitet um ein Vielfaches feinfühliger als ein federbelastetes Sicherheitsventil herkömmlicher Bauart und spricht darüber hinaus bei einem plötzlichen Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes praktisch trägheitslos an, so daß die Pumpe und der Pumpenmotor erheblieh leichter dimensioniert werden können, als dies bei den bisherigen Bauarten mit federbelastetem Sicherheitsventil in der Druckleitung möglich war. Außerdem ist es bei dem Druckentlastungsventil nach der Erfindung ohne weiteres möglich, seinen Öffnungsquerschnitt so groß zu bemessen, daß auch bei einem besonders starken sprunghaften Anwachsen des Pumpenmotordrehmomentes innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne der Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung in der erforderlichen Weise abgesenkt und unzulässig hohe Beanspruchungen, insbesondere der Pumpe und des Pumpenmotors, mit Sicherheit vermieden werden. Außerdem wird das erfmdungsgemäß vorgeschlagene Druckentlastungsventil bis zur Öffnung desselben bei einem plötzlichen Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes mit einer verhältnismäßig großen Schließkraft in Schließstellung gehalten, so daß das bei federbelasteten Sicherheitsventilen praktisch kaum zu vermeidende Flattern nicht eintreten kann.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuerung, bei weleher das Motorgehäuse des Pumpenmotors gegenüber seiner Lagerung unter der Wirkung des auf das Gehäuse übertragenen Gegenmomentes gegen eine Rückstellkraft schwenkbar gelagert ist, ist auch das Druckentlastungsventil in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Motorgehäuses steuerbar. Als der Schwenkbewegung entgegenwirkende Kraft kann hierbei eine Feder oder ein am Umfang des Motorgehäuses angreifendes, dem Gegenmoment entgegen_r wirkendes Gegengewicht Verwendung finden.

Die Ausnutzung der Schwenkbewegung des Motorgehäuses für die Steuerung des Druckentlastungsventils erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß der

Absperrkörper des Druckentlastungsventils mit dem Motorgehäuse des Pumpenmotors über mechanische Betätigungsmittel derart gekuppelt ist, daß nach Überschreiten der der kleinsten Öffnungsstellung der Drossel entsprechenden Drehstellung des Motor gehäuses der Absperrkörper von seinem Sitz abgehoben wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist für die Betätigung des Druckentlastungsventils ein Bowdenzug vorgesehen, dessen etwa tangential zum Motorgehäuse verschieblich geführter Stößel mit der der Schwenkbewegung des Motorgehäuses entgegengerichteten Stirnseite gegen einen am Motorgehäuse vorgesehenen Anschlag anliegt. Auf der dem Stößel abgekehrten Seite ist der Draht des Bowdenzuges gegebenenfalls mittelbar mit dem Absperrkörper des Druckentlastungsventils gekuppelt. Um die für das Abheben des Absperrkörpers erforderliche Kraft möglichst gering zu halten, ist mit dem durch den Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung sowie zusätzsich durch eine Druckfeder im Schließsinne belaste ten Absperrkörper des Druckentlastungsventils eine Druckentlastungsfläche verbunden, die ständig durch den Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung im Öffnungssinne belastet ist. Die Druckentlastungsfläche wird zweckmäßig durch die dem Absperrkör per abgekehrte Kolbenfläche eines koaxial zu diesem angeordneten und mit diesem fest verbundenen Steuerkolbens gebildet, welcher in einem ständig an die Druckleitung angeschlossenen Steuerzylinder gegen die Rückstellkraft der Druckfeder axial ver- schieblich und dichtend geführt ist. Die druckflüssigkeitsbeaufschlagte Kolbenfläche des Steuerkolbens ist hierbei gleich oder etwas kleiner als die von der Druckflüssigkeit belastete Fache des Absperrkörpers, so daß zur öffnung des Druckentlastungsventils im wesentlichen lediglich die Schließkraft der den Absperrkörper belastenden Feder überwunden zu werden braucht.

Bei Pumpen mit einer in Abhängigkeit von dem Pumpenantriebsdrehmoment gesteuerten Drossel in der Saugleitung der Pumpe entsprechend dem Hauptpatent kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auch für die Betätigung der Drossel in der Saugleitung ein Bowdenzug vorgesehen sein, dessen etwa tangential zum Motorgehäuse verschieblich ge führter Stößel mit der in Schwenkrichtung des Motorgehäuses weisenden Stirnseite ständig gegen einen am Motorgehäuse vorgesehenen Anschlag angedrückt ist. Die notwendige Andruckkraft er reicht man zweckmäßig dadurch, daß zwischen dem gegen den Anschlag angedrückten Stößelteller und dem Ende der gegen Längsverschiebung festgelegten Bowdenzugummantelung eine vorgespannte Druck feder eineschaltet wird. Die Verwendung eines Bowdenzuges zur Betätigung der Drossel nach dem Hauptpatent hat den Vorteil, daß sich eine fein fühligere Verstellung der Drossel in Abhängigkeit von der jeweiligen Schwenkstellung des Motor gehäuses erreichen läßt, während bei Verwendung von Hebelgestängen infolge des in den Gelenken vorhandenen Spiels gewisse Ungenauigkeiten un vermeidbar sind. Außerdem ist die Abdichtung der Ummantelung des Bowdenzuges gegenüber dem als Vorratsbehälter dienenden Pumpengehäuse einfacher durchzuführen als die Abdichtung eines Schwingbewegungen ausführenden Hebels.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Stößel der Bowdenzüge etwa koaxial zueinander angeordnet und liegen mit ihren einander zugekehrten Stimenden an gegenüberliegenden Seiten desselben, am Motorgehäuse vorgesehenen Anschlages an. Um auch bei einem plötzlichen starken Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes ein vollständiges Schließen der Ansaugöffnung zu verhindern, ist es erforderlich, die Längsverschiebung des Stößels für die Steuerung der Drossel durch Anschläge derart zu

ίο begrenzen, daß er nicht über die der 5°/oigen öffnung des Ansaugquerschnittes entsprechende Stellung hinaus bewegt werden kann. Die das Verschiebungsmaß des Bowdenzugstößels begrenzenden Anschläge können hierbei unmittelbar dem Drosselschieber zugeordnet werden, so daß dessen Endstellung genau fixiert werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Anschläge dem Stößel des Bowdenzuges zuzuordnen und hierdurch die Längsverschiebung des Stößels unmittelbar zu begrenzen.

In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine durch einen Drehmotor angetriebene Radialkolbenpumpe schematisch in Vorderansicht,
Fig. 2 eine Teilansicht aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 das Entlastungsventil schematisch im Längsschnitt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Pumpe sind vier Pumpenzylinder 1 in einem feststehenden Gehäuse 2 sternartig um einen in der Zeichnung nicht dargestellten und über eine Welle angetriebenen Exzenter angeordnet. Die in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Kolben der Pumpenzylinder 1 sind mit an dem Exzenter anliegenden Gleitschuhen gelenkig verbunden, welche sich auf einer um den Exzenter frei drehbaren, verschleißfesten Buchse führen. Durch die mit gleichbleibender Geschwindigkeit erfolgende Drehung des Exzenters werden die Pumpenkolben mit konstanter Hubzahl und gleichbleibendem Kolbenhub in den Zylindern 1 axial hin- und herbewegt.

Am äußeren Ende der in einer Ebene angeordneten Pumpenzylinder 1 sind Zylinderköpfe 3 vorgesehen, in welche die Saug- und Druckleitungen der Pumpenzylinder münden. In der Zeichnung sind die an die Zylinderköpfe 3 angeschlossenen und mit Rückschlagventilen ausgerüsteten Saugleitungen nicht dargestellt, sondern lediglich die an die Zylinderköpfe 3 angeschlossenen und mit Druckventilen ausgerüsteten Druckleitungen 4, die in einen gemeinsamen Sammelbehälter 5 münden. Von dem Sammelbehälter 5 führt eine für sämtliche Pumpenzylinder gemeinsame Druckleitung 6 zu den Arbeitszylindern einer in der Zeichnung nicht dargestellten Maschine,

z. B. einer Biegepresse. Von den Arbeitszylindern dieser Maschine gelangt das Drucköl über eine in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Rückleitung in den Vorratsbehälter 7 zurück, innerhalb welchem die Pumpe angeordnet ist.

Beim Saughub der Pumpenkolben wird die vorzugsweise aus öl bestehende Druckflüssigkeit über die Saugventile der Saugleitungen und die für sämtliche Pumpenzylinder gemeinsame Drossel 8 unmittelbar aus dem zu einem wesentlichen Teil mit Drucköl gefüllten Gehäuse 7 angesaugt. Beim Druckhub der Pumpenkolben gelangt die Druckflüssigkeit aus den Zylindern 1 über die Anschlußleitungen 4 in den Sammelbehälter 5.

In der vom Sammelbehälter 5 abgehenden Druckleitung 6 ist bei 9 ein Überdruckventil vorgesehen, welches bei einem einstellbaren Höchstdruck in der Druckleitung anspricht und das Drucköl unmittelbar in den Vorratsbehälter 7 zurückfließen läßt. Das Überdruckventil soll insbesondere unzulässige Drucksteigerungen in der Druckleitung vermeiden, welche bei längerem Stillstand der Arbeitsmaschine und laufender Pumpe infolge der auf etwa 5% der vollen Zyinderfüllung begrenzten Drosselung der Ansaugmenge eintreten könnten.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Drossel 8 als ringförmiger Drehschieber ausgebildet, welcher um eine Achse in Richtung des Doppelpfeiles a-a_x drehbar ist. In dem Drehschieber sind vier in Drehrichtung langgestreckte, tropfenförmige Durchtrittsöffnungen (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorgesehen, welche bei Drehung des Schiebers stetig zu- bzw. abnehmende Teile des Strömungsquerschnittes der mit ihren Enden parallel zueinander angeordneten Saugleitungen freigeben. Der Drehschieber 8 ist bei 10 an das Ende des Drahtes eines Bowdenzuges 11 angelenkt, dessen Ummantelung am gegenüberliegenden Endes an einem fest angeordneten Gestell unverschieblich gelagert ist. Das tellerförmig ausgebildete Ende 13 a des Bowdenzugstößels 13 ist unter Zwischenschaltung einer vorgespannten Schraubendruckfeder 14 stirnseitig gegen einen Anschlag 15 angedrückt, welcher an dem Gehäuse 16 eines Drehstrom-Asynchronmotors 17 durch Schweißen befestigt ist. Der Läufer 18 des Motors 17 ist in dem Lagerbock 19 mittels der Welle 20 drehbar gelagert und von der Läuferwelle 20 über die Transmission 21 die Drehbewegung der Pumpe abgeleitet. Das Motorgehäuse 16 ist unabhängig von dem Läufer 18 gegenüber dem Lagerbock 19 schwenkbar gelagert und durch ein an seinem Umfang beispielsweise über ein Seil 22 angreifendes Gegengewicht 23 gegenüber dem bei normaler Belastung auf das Motorgehäuse 16 übertragenen Gegendrehmoment ausbalanciert.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist koaxial zu dem Stößel 13 für die Steuerung des Drosselschiebers 8 der Stößel 24 eines weiteren Bowdenzuges 25 angeordnet, dessen Draht an dem dem Stößel 24 abgekehrten Ende mit dem Betätigungsglied 26 eines Druckentlastungsventils 27 gekuppelt ist, dessen Absperrkörper 28 eine Entlastungsbohrung der Druckleitung 6 verschließt. Die Stößel 13 und 24 liegen mit ihren einander zugekehrten Stirnenden 13 a, 24 a an gegenüberliegenden Seiten des am Motorgehäuse 16 vorgesehenen Anschlages 15 an.

Der Stößel 24 ist — wie F i g. 2 erkennen läßt — in einer Bohrung eines am Gestell 12 vorgesehenen Führungsgliedes 12 a längsverschieblich und drehbar geführt. Mittels eines stirnseitig vorgesehenen tellerartigen Ansatzes 24 a ist der Stöße 24 lose gegen den Anschlag 15 des Motorgehäuses 16 abgestützt. An dem dem Stößelteller 24 α abgekehrten Ende ist der Stößel 24 bei 29 gelenkig an den Draht 30 des Bowdenzuges 25 angeschlossen, während die Ummantelung des Bowdenzuges 25 bei 31 kugelgelenkartig in einer Stützführung 12 b des Gestells 12 gelagert ist.

Der Absperrkörper 28 des Druckentlastungsventils 27 sperrt — wie aus F i g. 3 ersichtlich — eine Entlastungsbohrung 32 ab, durch welche die Druckflüssigkeit aus der Druckleitung 6 in den Sammelbehälter^ zurückfließen kann. Das mit dem Draht 30 des Bowdenzuges 25 fest verbundene stangenförmige Betätigungsglied 26 des Entlastungsventils 27 ist mit einem Steuerkolben 34 gekuppelt, der in einem Steuerzylinder 33 längsverschieblich und dichtend geführt ist. Der Steuerkolben 34 ist seinerseits über einen stangenartigen Fortsatz mit dem Absperrkörper 28 des Druckentlastungsventils fest verbunden. Die hintere Zylinderkammer des Steuerzylinders 33 ist über eine Zweigleitung 6 a ständig mit der Druckleitung 6 verbunden, so daß die hintere Kolbenfläche des Steuerkolbens 34 ständig von der Druckflüssigkeit beaufschlagt ist. Die vordere Kolbenfläche des Steuerkolbens 34 ist über eine Druckfeder 35 gegen die dem Absperrkörper 28 zugekehrte Stirnseite des Steuerzylinders 33 abgestützt. Die druckflüssigkeitsbeauf schlagte hintere Kolbenfläche des Steuerkolbens 34 ist gleich bemessen wie die von der Druckflüssigkeit beaufschlagte Fläche des Absperrkörpers 28, so daß für die Abhebung des Absperrkörpers 28 lediglich die Schließkraft der diesen in Schließstellung haltenden Druckfeder 35 überwunden zu werden braucht. Die Federkraft der Schraubenfeder 35 kann hierbei sehr gering gewählt werden, da sie lediglich nach Öffnung des Druckentlastungsventils 27 den Absperrkörper 28 in seine Schließstellung zurückbewegen muß. Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle der in Fig. 3 dargestellten Anordnung der Zweigbohrung 6 a eine den Absperrkörper 28, den stangenartigen Fortsatz und den Steuerkolben 34 in Längsrichtung durchsetzende Bohrung vorzusehen, um auf diese Weise die hintere Kolbenfläche des Steuerkolbens 34 mit dem in der Druckleitung 6 herrschenden Flüssigkeitsdruck zu beaufschlagen.
Die Wirkungsweise der Steuerung ist folgende:
Bei normaler Belastung der Pumpe und des Pumpenmotors wird das auf das Motorgehäuse 16 übertragene Gegenmoment durch das in entgegengesetzter Drehrichtung wirksame Gegengewicht 23 ausgeglichen. Bei einem insbesondere plötzlichen Anwachsen des dem Pumpenmotor abverlangten Drehmomentes erfährt das Motorgehäuse 16 durch das in Richtung χ wirksame Gegenmoment eine in dieser Richtung erfolgende und in ihrem Ausmaß von der Änderung des Pumpenmotordrehmomentes abhängige Schwenkbewegung. Hierbei wird der Stößelteller 13 α des Bowdenzuges 11, der durch die vorgespannte Schraubendruckfeder 14 in ständiger Berührung mit dem sich in Richtung χ mitdrehenden Anschlag 15 gehalten ist, mitgedreht und bewirkt zufolge der Relativbewegung des Bowdenzugdrahtes 13 gegenüber der in der Stütze 12 c des Gestells 12 unverschieblich gelagerten Bowdenzugummantelung eine Verstellung des Drehschiebers 8 der Pumpe in Richtung a. Hierdurch wird der Ansaugquerschnitt der Saugleitungen verkleinert, so daß sich, eine Verringerung der angesaugten Druckflüssigkeitsmenge ergibt. Je größer das auf das Motorgehäuse 16 übertragene Gegenmoment ist, welches dem Pumpenmotordrehmoment proportional ist, um so stärker wird die von den Kolben der Pumpenzylinder 1 angesaugte Druckflüssigkeitsmenge gedrosselt. Um zu verhindern, daß bei einem plötzlichen starken Anstieg des Gegenmomentes der Drosselschieber 8 über seine einer 5%igen öffnung des gesamten Ansaugquerschnitts entsprechende kleinste Drosselstellung hinaus bewegt wird, darf keine feste Verbindung zwischen dem Anschlag 15 und dem Stößel 13 vorgesehen werden. Vielmehr ist die Kupplung zwischen

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diesen beiden Teilen derart ausgebildet, daß der Stößelteller 13 α durch die ihm zugeordnete Druck feder 14 bis zu einer durch Anschläge 12 d, 13 b begrenzten Endstellung des Stößels 13 ständig in Berührung mit dem Anschlag 15 des Motorgehäuses gehalten wird. Der Stößel 13 vermag somit der Schwenkbewegung des Motorgehäuses 16 bis zu der durch die ihm zugeordneten Anschläge 12 d und 13 b begrenzten Stellung zu folgen. Diese Endstellung des Stößels 13 entspricht derjenigen Stellung des Drossel- xo Schiebers 8, bei welcher der Ansaugquerschnitt der Pumpe bis auf etwa 5%> der gesamten Ansaug öffnung gedrosselt ist. Sinngemäß können solche das größtmögliche Verschiebungsmaß des Stößels 13 bzw. des Drosselschiebers 8 begrenzenden Anschläge auch unmittelbar dem Drosselschieber 8 zugeordnet sein, derart, daß dessen kleinstmögliche Drosselstellung genau festgelegt ist.

Das Druckentlastungsventil 27 hat bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer mit einem Drosselschieber 8 ausgerüsteten Pumpe die Aufgabe, bei einem plötzlich starken Ansteigen des Pumpenmotordrehmomentes und einer dementspre- chenden schlagartigen Bewegung des Drosselschiebers in seine Endstellung zu verhindern, daß die noch in den Pumpenzylindern vorhandene Flüssigkeitsfüllung gegen einen plötzlich erheblich angestiegenen Gegen druck in die Druckleitung 6 gefördert werden muß. Das Druckentlastungsventil 27 wird bei einer solchen starken Drehung des Motorgehäuses 16 in Richtung χ über den Anschlag 15 und den Bowdenzug 25 kurz zeitig geöffnet, so daß innerhalb der Druckleitung 6 eine starke Druckentlastung herbeigeführt wird. Die noch in den Pumpenzylindern befindliche Druckflüssig keitsmenge kann somit gegen einen relativ niedrigen Gegendruck in die Druckleitung gefördert werden.

Selbstverständlich können das in der Zeichnung dargestellte Druckentlastungsventil 27 und die zu seiner Betätigung vorgesehenen Mittel 24, 25 in Ver bindung mit dem am Motorgehäuse 16 vorgesehenen Anschlag 15 auch dann verwendet werden, wenn die Pumpe nicht mit einem in Abhängigkeit von dem Pumpenmotordrehmoment gesteuerten Drosselschie ber ausgerüstet ist. Hierbei wird vorzugsweise jedoch ebenfalls die in Fig. 1 dargestellte Lagerung des Motorgehäuses 16 beibehalten, derart, daß dieses gegenüber seiner Lagerung 19 unter der Wirkung des auf das Gehäuse 16 übertragenen Gegenmomentes gegen eine Rückstellkraft 23 in Richtung χ schwenkbar ist.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Steuerung für durch Drehmotoren angetrie bene Schubkolbenpumpen, welche die Druck flüssigkeit über eine mit einem Rückschlagventil und einer in Abhängigkeit von dem Pumpen motordrehmoment steuerbaren Drossel aus gerüsteten Saugleitung ansaugen und in eine Druckleitung fördern, nach Patent 1102 560, gekennzeichnet durch ein durch das plötzliche Ansteigen des dem Pumpenmotor (17) abverlangten Drehmomentes steuerbares, kurzzeitig sich öffnendes Druckentlastungsventil (27) in der Druckleitung (6).

2. Steuerung nach Anspruch 1, bei welcher das Motorgehäuse gegenüber seiner Lagerung unter der Wirkung des auf das Gehäuse übertragenen Gegenmomentes gegen eine Rückstellkraft schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Druckentlastungsventil (27) in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Motorgehäuses (16) steuerbar ist.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkörper (28) des Druckentlastungsventils (27) mit dem Motorgehäuse (16) des Pumpenmotors (17) über mechanische Betätigungsmittel (25) derart gekuppelt ist, daß nach Überschreiten der der kleinsten Öffnungsstellung der Drossel (8) entsprechenden Drehstellung des Motorgehäuses (16) der Absperrkörper (28) von seinem Sitz abgehoben wird.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Betätigung des Druckentlastungsventils (27) ein Bowdenzug (25) vorgesehen ist, dessen etwa tangential zum Motorgehäuse (16) verschieblich geführter Stößel (24) mit der der Schwenkbewegung des Motorgehäuses (16) entgegengerichteten Stirnseite (24 a) gegen einen am Motorgehäuse (16) vorgesehenen Anschlag (15) anliegt.

5. Steuerung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem durch den Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung (6) sowie zusätzlich durch eine Druckfeder (35) im Schließsinne belasteten Absperrkörper (28) des Druckentlastungsventils (27) eine Druckentlastungsfläche verbunden ist, die ständig durch den Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung (6) im Öffnungssinne belastet ist.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungsfläche durch die dem Absperrkörper (28) abgekehrte Kolbenfläche eines koaxial zu diesem angeordneten und mit diesem fest verbundenen Steuerkolbens (34) gebildet ist, welcher in einem ständig an die Druckleitung (6) angeschlossenen Steuerzylinder (33) gegen die Rückstellkraft der Druckfeder (35) axial verschieblich und dichtend geführt ist.

7. Steuerung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bowdenzüge (25) an dem Steuerkolben (34) angreifen.

8. Steuerung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auch für die Betätigung der Drossel (8) in der Saugleitung ein Bowdenzug (11) vorgesehen ist, dessen etwa tangential zum Motorgehäuse (16) verschieblich geführter Stößel (13) mit der in Schwenkrichtung (x) des Motorgehäuses (16) weisenden Stirnseite (13 ä) ständig gegen einen am Motorgehäuse (16) vorgesehenen Anschlag (15) angedrückt ist.

9. Steuerung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößel (24 und 13) der Bowdenzüge (25 und 11) etwa koaxial zueinander angeordnet sind und mit ihren einander zugekehrten Stirnenden (24 a, 13 ä) an gegenüberliegenden Seiten desselben, am Motorgehäuse (16) vorgesehenen Anschlages (15) anliegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 844117, 820 242,
440, 814 998.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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