DE1528530B2 - Hydraulische Druckregeleinrichtung für Verstellpumpen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Druckregeleinrichtung für Verstellpumpen, bestehend aus einem Steuerteil, und einem von diesem betätigten Stellteil, wobei das Steuerteil mit einem vom zu regelnden Betriebsdruck beaufschlagten Meßglied ausgestattet ist, auf das eine der Wirkung des Betriebsdruckes entgegengesetzt gerichtete, die Rückstellkraft für das Meßglied ausübende Rückstell-Federanordnung einwirkt.

Bekannten Druckregeleinheiten für Verstellpumpen dienen der Einhaltung einer bestimmten Druck- und/oder Fördermengencharakteristik. Direktwirkende Regeleinrichtungen weisen ein beträchtliches Volumen auf, das insbesondere bei Hochdruck-Verstellpumpen gleich oder größer als dasjenige der Pumpe sein kann. Es sind auch Regeleinrichtungen bekannt, die zur Vermeidung dieses Nachteils eine auf ein Stellglied wirkende Vorsteuerung verwenden. Mit der Vorsteuerung, einem als Meßglied ausgebildeten Steuerkolben für das Stellglied, der einerseits vom Betriebsdruck der Verstellpumpe und andererseits in entgegengesetzter Richtung dazu von der Kraft einer Feder beaufschlagt ist, soll sowohl die Druckbegrenzung als auch die Fördermenge der Verstellpumpe in Abhängigkeit des Betriebsdruckes, d. h. die Pumpenleistung entsprechend den Betriebsbedingungen, eingestellt werden können. Bei den bekannten Regeleinrichtungen ist dies ohne gegenseitige Beeinflussung der beiden Parameter nicht möglich, es sei denn, es würde ein zusätzliches Ventil für die Druckbegrenzung angeordnet, was jedoch eines Mehraufwandes bedarf und einen größeren Platzbedarf zur Folge hat.

Bei einer bekannten Regeleinrichtung (DT-AS 1 158 999, Fig. 6) kann zwar über ein einziges Meßglied die Druckbegrenzung und die Leistungscharakteristik eingestellt werden, wobei eine mechanische Rückführung mit einer schwenkbaren Kulisse verwendet wird, jedoch sind auch hier die beiden Parameter nicht unabhängig voneinander einstellbar. Wird z. B. durch seitliches Verschieben der Kulisse die Leistungskurve für eine Teilleistung eingestellt, wird auch der Wert für die Druckbegrenzung herabgesetzt. Zudem ist die Kulisse für eine andere Druck-ZFördermengencharakteristik, z. B. bei großen Leistungsgradienten, wie dies beispielsweise bei einer Richtpresse erforderlich ist, schwer herzustellen, da dann die Kulisse scharfe Richtungsänderungen aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckregeleinrichtung für Verstellpumpen der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die Druckbegrenzung und die Leistungscharakteristik praktisch unabhängig voneinander in weitgehender Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß neben der Rückstell-Federanordnung auf das Meßglied eine weitere Federanordnung einwirkt, die der Rückstell-Federanordnung entgegenwirkt und sich während des Hubes des Stellteils an diesem abstützt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung besteht die weitere Federanordnung aus einer Blattfeder, deren Federkraft über ein mit dem Verstellteil verbundenes Hebelgestänge veränderbar ist.

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung zwei Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

F i g. 1 zeigt eine hydraulische Druckreglereinrichtung, in schematischer Darstellung zusammen mit einer Axialkolbenpumpe;

F i g. 2 zeigt einen Teil der in F i g. 1 dargestellten hydraulischen Druckregeleinrichtung, jedoch in einer anderen Arbeitsstellung; und

F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Druckregeleinrichtung in schematischer Darstellung.

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung umfaßt eine Verstellpumpe 1, in Form einer Axialkolbenpumpe, welche mehrere kranzartig angeordnete Kolben Xa aufweist, die mit ihrem einen Ende mit einer Schiffscheibe zusammenarbeiten, wobei in an sich bekannter Weise durch eine relative Schwenkung zwischen Pumpenaggregat und Schiefscheibe der Kolbenhub von Null bis zu einem Höchstwert stufenlos eingestellt werden kann. Derartige Axialkolbenpumpen sind beispielsweise in der britischen Patentschrift 633 619 beschrieben. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß sich das Pumpenaggregat 1 um die Welle Xb dreht, während die Schrägscheibe 2 ruhend angeordnet ist und um Zapfen 2a verschwenkbar ist. Die Verstellung der den Pumpenhub beeinflussenden Schrägscheibe 2 erfolgt durch einen länglichen Verstellhebel 5, der mit der Längsachse des Pumpenaggregats 1 einen Winkel « einschließt. Das von der Schrägscheibe 2 abgewandte Ende dieses Verstellhebels 5 wirkt mit zwei auf entgegengesetzten Seiten angeordneten, den Verstellteil bildenden hydraulischen Stellkolben 3,4 zusammen. Diese Stellkolben 3, 4 sind in Zylindern 15, 16 verschiebbar gehalten. Der Stellkolben 3 hat einen größeren Durchmesser als der Stellkolben 4. Bei einer gegebenen Lage des Verstellhebels 5 und einer gegebenen Drehzahl wird somit eine vorbestimmte Fördermenge von den Pumpen gefördert. Soll nun bei wechselnder Last eine Regelung in der Weise erfolgen, daß sich z. B. ein konstanter Betriebsdruck ergibt, so muß unter der Annahme einer »konstanten« Drehzahl der Hub der Axialkolbenpumpen verändert werden, was durch eine Verschwenkung des Verstellhebels 5 durchzuführen ist. Die Lage der Stellkolben 3,4 muß somit zur Aufrechterhai-

tung eines konstanten Betriebsdruckes verändert werden. Dies erfolgt durch ein den Vorsteuerteil bildendes Regelventil 7, welches über eine Leitung 13 mit dem Betriebsdruck des Pumpenaggregates in Verbindung steht. Das Regelventil 7 weist einen Zylinder 8 auf, in welchem eine Kolbenstange 9 mit einem Kolben 6 verschwenkbar angeordnet ist. Dieser Kolben 6 weist zwei Kolbenscheiben 10, 11 auf, die durch einen Mittelteil verbunden sind. Der Zylinder 8 steht mit seinem auf der einen Seite der Kolbenscheibe 10 befindlichen Raum 12 über die Leitung 13 mit der Druckseite der Pumpe la in Verbindung. Die Stange 9 und die Kolbenscheibe 10 begrenzen eine stirnseitige, vom Druck beaufschlagte Ringfläche und bilden somit das Meßglied der Regelvorrichtung. Die Leitung 13 führt ferner in den Zylinder 15 des Stellkolbens 4 und mündet dort in eine Kammer 15a ein. Der Zylinder 16, in welchem sich der Stellkolben 3 befindet, enthält hinter diesem Kolben eine Kammer 16a, in die eine Leitung 17 mündet. Das andere Ende dieser Leitung 17 mündet in einen Ringraum 17a ein, der sich im Innern des Zylinders 8 befindet. Die Breite der Kolbenscheibe 11 ist so gehalten, daß sie im Gleichgewichtszustand der Einrichtung den Ringraum 17a gerade abzudecken vermag, um zu bewirken, daß eine Durchflußverbindung zwischen der Kammer 16a und dem Regelventil 7 unterbrochen ist. Eine Pumpe 18 beliebiger Bauart fördert über eine Leitung 19 Druckflüssigkeit in den Raum 20 zwischen den beiden Kolbenscheiben 10,11. An Stelle einer separaten Pumpe 18 könnte die Leitung 19 allenfalls mit der Leitung 13 verbunden werden.

Auf beiden Seiten des Kolbens 6 befindet sich je eine Druckfeder 21 und 22, die eine Rückstellkraft auf das Meßglied ausüben. Die Feder 21 liegt zwischen dem Zylinderboden 8a und der Stirnfläche der Kolbenscheibe 11. Die Feder 22 stützt sich mit ihrem einen Ende an einem Federteller 27 ab und liegt mit dem anderen Ende gegen eine Scheibe 26 an, die auf der Kolbenstange 9 aufsitzt. Der Federteller 27 liegt mit einem gewölbten Teil gegen den Verstellhebel 5 an und macht dessen Bewegungen mit. Bei einer Änderung des Betriebsdruckes, welcher sich über die Leitung 13 in den Raum 12 des Regelventils 7 einerseits und die Kammer 15a des Zylinders 15 andererseits fortsetzt, wird das Kräftegleichgewicht gestört. Wenn sich der Druck erhöht, dann wird der Kolben 6 entgegen der Kraft der Feder 21 gehoben, wodurch die untere Steuerkante der Kolbenscheibe 11 einen Durchfluß von Flüssigkeit in die Leitung 17 ermöglicht und damit der von der Pumpe 18 erzeugte Druck auf die obere Stirnfläche des Stellkolbens 3 erhöht wird, so daß die auf diesen Stellkolben 3 einwirkende Kraft die vom Stellkolben 4 erzeugte Gegenkraft übersteigt. Als Folge davon wird der Verstellhebel 5 nach unten gedrückt, also im Sinne einer Verkleinerung des Winkels oc, wodurch der Hub der Pumpe verkleinert wird, was sich in einer Verminderung der Fördermenge und als Folge davon einer Verringerung des Druckes auswirkt.

Beim Sinken des Betriebsdruckes erfolgt eine ähnliche Korrektur in der Gegenrichtung, indem sich der Druckabfall über die Leitung 13 wiederum auf den Raum 12 und andererseits, auf die Kammer 15a auswirkt. Dadurch drückt die Feder 21 den Kolben 6 nach unten, bis die obere Steuerkante der Kolbenscheibe 11 den Durchtritt von Flüssigkeit aus der Leitung 17 freigibt, so daß Flüssigkeit aus der Kammer 16a über die Leitung 17 in den Raum 28 gelangt, von welchem eine Leitung 23 in einen Vorratsbehälter 24 führt. Damit fällt der Druck über dem Stellkolben 3, und der andere Stellkolben 4, welcher dem Betriebsdruck ausgesetzt ist, verschiebt den Verstellhebel 5 nach oben, also im Sinne einer Vergrößerung des Winkels α, wodurch der Kolbenhub der Pumpe vergrößert wird und die Fördermenge zunimmt.

In F i g. 2 ist die Regeleinrichtung in einer etwa der Nullhub-Stellung entsprechenden Gleichgewichtslage dargestellt, wobei also der Winkel α des Verstellhebels 5 etwa Null ist. In dieser Stellung ist die untere Feder 22 drucklos und ihr oberes Ende weist einen Zwischenraum 25 zum Federteller 26 auf. Somit wird die Rückstellkraft auf das Meßglied nur durch die Feder 21 ausgeübt.

Sobald der Winkel α so groß ist, daß die Feder 21 auf dje Kolbenstange 9 wirken kann, ist der Druck, der das System im Gleichgewicht hält, dem Ausschlagwinkel des Verstellhebels 5 proportional. Je nach den gewählten Verhältnissen zwischen der Winkellage des Verstellhebels 5 und den gewählten Federkräften lassen sich verschiedene Beziehungen zwischen Fördermenge und Druck verwirklichen. Bei Kolbenpumpen der erwähnten Art ist es von praktischer Bedeutung, daß durch den variablen Hub eine Regelung z. B. auf konstante Leistung erreichbar ist, bei welcher also das Produkt aus Druck und Fördermenge einen konstanten Wert hat. Hierzu ist eine etwa hyperbolische Charakteristik der Rückstellkraft erforderlich.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher sich diese hyperbolische Charakteristik in einfacher Weise erreichen läßt. Die Ausbildung entspricht derjenigen gemäß F i g. 1 mit dem Unterschied, daß an Stelle der Schraubenfeder 22 eine Blattfeder 48 vorhanden ist, die mit einem Kniehebelsystem 50 zusammenwirkt. Die Blattfeder 48 ist an einer ortsfesten Stütze 49 schwenkbar abgestützt. Die Übertragung der Kräfte zwischen dem Kniehebelsystem 50 und der Blattfeder 48 erfolgt mit Hilfe eines Gleitschuhs 51, der gemäß dem Doppelpfeil auf der Blattfeder 48 verschiebbar und arretierbar gehalten ist. Das andere Ende des Kniehebelsystems ist durch eine Stütze 52 gelenkig abgestützt, wobei mit Hilfe einer Gewindeschraube 53 eine Regulierung der wirksamen Kniehebellänge möglich ist. Das mittlere Gelenk des Kniehebelsystems ist mit einer Schubstange 54 gelenkig verbunden. Das andere Ende dieser Schubstange steht mit einem Ansatz 55 der Schiefscheibe 2 in gelenkiger Verbindung. An Stelle der Anordnung dieses Ansatzes 55 an der Schiefscheibe 2 wäre es auch möglich, diesen am Verstellhebel 5 anzubringen. Bei einer Verschwenkung der Schiefscheibe 2 und damit einer Veränderung des Winkels α werden somit die Kniehebel mehr oder weniger weit durchgebogen, wobei diese Bewegung auf die Blattfeder 48 übertragen wird, die ihrerseits eine veränderliche Kraft auf die Kolbenstange 9 überträgt. Diese Federkraft hat dabei eine hyperbolische Charakteristik.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Druckregeleinrichtung für Verstellpumpen, bestehend aus einem Steuerteil, und einem von diesem betätigten Stellteil, wobei das Steuerteil mit einem vom zu regelnden Betriebsdruck beaufschlagten Meßglied ausgestattet ist, auf das eine der Wirkung des Betriebsdruckes entgegengesetzt gerichtete, die Rückstellkraft für das Meßglied ausübende Rückstell-Federanordnung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Rückstell-Federanordnung (21) auf das Meßglied (9, 10) eine weitere Federanordnung (22) einwirkt, die der Rückstell-Federanordnung entgegenwirkt und sich während des Hubes des Stellteils (3,4) an diesem abstützt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Federanordnung aus einer Blattfeder (48) besteht, deren Federkraft über eine mit dem Verstellteil (3, 4) verbundenes Hebelgestänge (5,50,51,53,54,55) veränderbar ist.