DE1528593A1

DE1528593A1 - Regeleinrichtung fuer hydrostatische Pumpen oder Motoren

Info

Publication number: DE1528593A1
Application number: DE19651528593
Authority: DE
Inventors: Karel Tlusty
Original assignee: Technometra NP
Current assignee: Technometra NP
Priority date: 1964-07-15
Filing date: 1965-06-24
Publication date: 1969-06-26
Also published as: GB1076062A; US3296797A

Description

PATENTANWALT > _ PATENTANWALT

DiPL.-iNG. ADOLF SPREER dipl.-phys. DR. W. JUNIUS

3 HANNOVER

ABBESTK.ASSE 20 · TELEFON 83

22. Juni 1965

Seciinometra, η·.ρ· Praha 10-Hostivar, it a grosi

Regeleinrichtung für hydrostatische Pumpen oder Motoren

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Regeleinrichtung für hydrostatische Pumpen oder Motoren, bei welchen die Fördermenge einer Pumpe, bzw. die Schluckmenge eines liotors von dem Arbeitsdruck abhängig ist, insbesondere für die Regelung auf eine konstante Leistung, die dadurch gekennzeichnet ist, da& bei ihr das Produkt aus der Fördermenge mit dem Arbeitsdruck konstant sein rmiß.

Zur Erreichung einer gegebenen Abhängigkeit der Fördermenge von dem Arbeitsdruck werden bei den bisher bekannten Regeleinrichtungen verschiedene/Steuersysteme verwendet. Diese Systeme bestehen aus einem Eolben, auf welchen der Arbeitsdruck wirkt, und aus einer Feder, welche die auf den Kolben wirkende-Kraft ausgleicht. Der Xolbenhub dient dabei zur Yerst ellung des Fördervolumens, und zwar entweder aiif eine direkte oder auf eine indirekte Art (mit Servosteuerung).

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Zur Erreichung einer nichtlinearen Beziehung zwischen der Fördermenge und dem Arbeitsdruck, insbesondere für die Regelung auf eine konstante leistung, wird zum Ausgleich der auf den Kolben wirkenden Kraft ein Federpaket verwendet. Der 3Γachte.il dieser Anordnungen besteht darin, daß nicht die Fördermenge, sondern das .Fördervolumen der Pumpe in Abhängigkeit von dem Druck geändert wird, sodaß folglich.die gewünschte Abhängigkeit der Fördermenge von dem Arbeitsdruck bloß bei gewissen und unveränderlichen Umdrehungen erreicht werden kann und die nichtlineare Abhängigkeit durch das Federpaket nur angenähert gesichert wird. Ein anderer Nachteil dieser Anordnung besteht in der !Tatsache, daß die Pumpe bereits beim Anlassen ' auf volles Fördervolumen eingestellt wird. Im Falle der direkten Steuerung haben die bisher üblichen Einrichtungen noch einen anderen Nachteil, und zv/ar die großen Abmessungen und Gewicht-e der Segeleinrichtung, langsames Ansprechen und direkten Einfluß der auin Verstellen der Pumpe nötigen Kräfte auf die Genauigkeit der !Regelung·

Die oben angeführten Nachteile der bisher bekannten Eegeleinr-iohtangen werden 'durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung beseitigt. Die Erfindung bezieht sich auf eine Hegeleinrichtung fur hydrostatische Pumpen.oder Motoren,

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BAD ORIQINAt

"bei welcher die Fördermenge "bzw» -Sehluckmenge von dem;

Arbeitsdruck abhängig ist und die Regelung mit-Hilfe _ ._s_ .-eineö· Servomotors durchgeführt .wird. . .

Die'■ erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist derart ausgeführt» daß sie eine Blende enthält, welche die Fördermenge mißt und einen Terteilungssehieher steuert, welcher den Durchfluß der Regelflüssigkeit zu dem Servomotor regelte wobei das Glied zum Hessen des Druckes auf der Druckseite mit Rücksicht auf die Blende derart angeordnet ist, daß "bei ssiner Yerschiebung der Wirkque.rschnitt der .-Blende in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck der Pumpe geändert wird» .

Bin anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der mit einer Feder belastete Yerteilungs— schieber koaxial mit dem druckmessenden Glied angeordnet ist, wobei der .Raum vor seiner .Stirnwand auf der Seite der Feder mit dem Druckraum hinter der Blende und der Raum hinter seiner Stirnwand mit dem Druckraum vor, der Blende verbunden.ist· . . ,

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung kann derart angeordnet werden, daß ihre Messblende in dem zylindrischen Mantel des Körpers bzw. in'der Buchse des druckmessenden Gliedes angebracht ist, wobei dieses Glied die Form eines

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mit einer Feder belasteten D if f er ent ialk ο ITd ens hat, . der mit einem Dämpfun^sansatz mit Dämpfungsnut versehen ist·

Der Verteilungsschieber dier erfindungsgemäßen Regelein-· richtung, der zum Verstellen des Servomotors dient, hat eine Zugstange, die mit einem Kopf versehen ist, wobei die Zugstange "so lang ist, daß in. der Mittellage des VerteilungsSchiebers und in solch einer Lage des druckmessenden Gliedes, welche dem Maximum des zulässigen Druckes entspricht, der oben erwähnte Kopf der Zugstange die Stirnwand des druckmessenden Gliedes berührt. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist schließlich noch dadurch charakterisiert, daß die Feder des Verteilungsschiebers, die Feder des-druckmessenden Gliedes und der Grundquerschnitt der Blende einstellbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht: Fig. 1 stellt den Servomotor mit der Pumpe schematisch dar,

ffig^ 2, g und 4 zeigen das druckmessende Glied mit dem Verteilungsschieber in verschiedenen Arbeitslagen, Fig. 5 zeigt den Vorspannungsmechanismus der leder des 'Verteilungsschiebers,
Fig. 6 zeigt die Form der Messblende, Fig. 7 zeigt das Diagramm der Abhängigkeit des Druckes

von der Menge. -' ~- - ,

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Der Eorρer 1 des Servomotors hat den Stutzen 2 für die Zufuhr der Regelflüssigkeit in den Hubraum 3 des Regelkolbens, dessen Kolbenstange 5 mit dem fördervolumenverstellenden Glied, einer Pumpe oder eines Motors, z.B. mit dem schwenkbaren Körper einer Axialkolbenpumpe verbunden ist. Durch den Einlaufstutzen 8 drängt der Arbeitsdruck in den inneren Raum 9 äes Servomotors hinein, wobei in dem Raum 9 die Stabilisierfeder S angeordnet ist·

Der Körper 10 der Regeleinrichtung 22 ist in zwei koaxiale und miteinander verbundene Teile getrennt· In einem Teil befindet sich der Verteilungsschieber 11,-welcher den Durchfluß der Regelflüssigkeit zu dem Eintritt 2 des Servomotors steuert und mit der Feder 12 belastet ist. Auf dem Umfang des Verteilungsschiebers 11 befinden sioh zwei kreisringf örmige Räume. Die Öffnungen 15 verbinden den ersten kreisringförmigen Raum 13 mit dem Innenraum des Verteilungsschiebers, d.i. mit dem Arbeitsdruck, während der zweite kreisringförmige Raum 14 mit dem drucklosen Raum, d.i. mit dem Behälter verbunden ist, und zwar mittels der Öffnung 16» Der Ansatz 17 zwischen den oben erwähnten kreisringförmigen Räumen bzw. seine Kanten steuern zusammen mit der Öffnung 18 den Durchfluß der Regelflüssigkeit zu dem Servomotor· Der Eintritt 19 ist mit dem Austritt der Pumpe verbunden· Hinter dem Stutzen 10 befindet sich die Blende 20 zum Messen der !Fördermenge der Pumpe, wobei- die 21 der Blende je nach Bedarf gewählt wird.

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In Abb. 2 ist die für die Eegelung auf eine konstante Leistung geeignete Form veranschaulicht· Der Austrittstutzen 25 ist mit dem Verbraucher verbunden. Der vor der Blende 20 bestehende Druck wird mittels der Öffnun- gen 29 und 30 auf eine Seite des Verteilungsschiebers 11 gelegt, während der Druck hinter der Blende 20, d.i. der Druck im Inneren des Körpers 10 auf die andere Seite wirkt, woraus sich ergibt, daß das Druckgefälle auf der Blende, das dem Durchfluß proportional ist, auf den Verteilungssohieber 11 gegen die feder 12 wirkt. Zur Änderung des wirksamen Querschnittes der Blende 20 ja Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck dient das druckmessende Glied 22, welches die Form eines Differentialkolbens hat. Das druckmessende Glied 22 ist in dem zweiten Teil des Körpers 10 angebracht und zu seiner Belastung dient die Feder 23· Der Austrittsstutzen 25 verbindet den Diiferenzraum 24 des druckmessenden Gliedes 22 mit dem drucklosen Raum,-d*i· mit dem Behälter.

DerVerteilungs schieber 11 ist ferner mit der Zugstange versehen, welche den Kopf 27 trägt, der zur Steuerung des Schiebers 11 mittels des druokmessenden Gliedes 22 nach der Erreichung des höchsten zulässigen Druckes dient·

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Der otaiid der erfindungsgenäßen. Regeleinrichtung- vor dem Anlassen der Pumpe ist in den Abb. 1 und 2 veranschaulicht«. Der Regelkolben 4- des Servomotors befindet sich in der Ausgaagslage und die Pumpe ist auf den minimalen

üullhub eingestellt. Auch der Yerteilungsschieber 11 und ' das druckmessende Glied 22 sind in den betreffenden Aus- ^angslagen, sodaß der Querschnitt der Blende 20 völlig geöffnet ist und die Regelöffnung 18 mit dem ersten kreisförmigen Raum. 13 des Yerteilungsschiebers 11 verbunden ist· U ach dem Anlassen dei Pumpe bev/irkt der auf der Austrittsseite der Pumpe entstellende Druck die Auslenkung des drehbaren Körpers 7 auf ein größeres Fördervolumen. Soweit die Größe des Arbeitsdruckes, die durcli die gewünschte Abhängigkeit ρ = f (Q) (wo ρ den Druck und Q die Fördermenge bedeutet) gegebene untere Grenze des zu regelnden Bereichs nicht übersteigt, wird die Pumpe auf solch ein Fördervolumen ausgeienkt, welches" dem maximalen geregelten Durchfluß entspricht, und der Schieber 11 erreicht seine mittlere iage, die durch die Bedingungen des konstanten, d.i. nominalen Gefälles an der Blende 20 gegeben ist· Falls die Größe des Arbeitsdruckes die untere Grenze des geregelten Bereiches übersteigt, beginnt das druckmesäende Glied 22 die Blende 20 zu schließen, das Druckgefälle an der Blende wird erhöht und folglich verschiebt sich der Yerteilungsschieber 11 aus der Hittella^e gegen die leder 12, die Regelöffnung 18 wird mit dem zweiten kreisringförmigen

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Raum 14 verbanden und die Flüssigkeit wird aus dem Servo motor ausgelassen. Dieser Vorgang dauert so lange, bis die Fördermenge dem konstanten (nominalen) Druckgefälle an der Blende 20 entspricht· Einizmgekehrter Vorgang findet "bei der Abnahme des Arbeitsdruckes statt. Auf eine ähnliche Aapt reagiert die erfindungsgemäße Einrichtung auf die durch veränderliche Umdrehungen der Pumpe verursachten Durchflußänderungen. Der stationäre Zustand des druckmessenden Gliedes in dem geregelten Bereich ist in Abb. 3 veranschaulicht, wo sich der Regelschieber 11 in seiner Mittellage befindet, wobei das druckmessende Glied 22 die Blende 20 teilweise sohließt. Falls die Größe des Arbeitsdruckes zufällig den maximal zulässigen Wert erreicht* zum Beispiel bei einer plötzlichen Überlastung der Pumpe oder beim langsamen Ansprechen des Verteilungsschiebers 11, wird der Verteilungsschieber 11 unmittelbar duroh das druckmessende Glied gesteuert, so daß der Schieber 11 zwäiägläüfig gegen die Feder 12 versohoben wird, wodurch eine beschleunigte Einstellung auf ein kleineres Fördervolumen verursacht wird·

Q Dieser Zustand ist in Abbildung 4 veranschaulicht. Zur Ver-

oo besserung der dynamischen Eigenschaften des Reglers kann

cn das druokmessende Glied 22 gedämpft werden, z.B. duroh den Dämpfungsansatz 34 $ der mit einer feinen Nut 35 versehen to ist. Auf diese Art entsteht der Dämpfungsraum 36. In der erfindungsgemäßen Anordnung zur Änderung der geregelten Parameter, zum Beispiel,bei der Regelung auf eine konstante leistung, wird die geregelte Leistung durch die veranderliehe-Größe des Druckgefälles an der Blende -9-

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verändert, und zwar mittels der veränderlichen Vorspannung der Feder des Tejrteilungsschiebers 11 - siehe Abb, 5. Die Vorspannung der Feder 12 wird von Hand eingestellt, und zwar mittels der Spindel 31, deren äußeres Ende mit Gewinde und mit einem Betätigungsjpad J2 versehen ist, während sich auf ihrer inneren Seite die Stutzscheibe 33 "befindet.

Das druokmessende Glied 22 kann auch auf eine andere Weise ausgelegt werden, z.B. kann der Querschnitt der Blende derart geändert werden, daß in die kreisförmige Blende ein profilierter Dorn axial hineinragt, wobei der Dorn durch die Wirkung des Ausgangs'druQkes verstellt werden kann. Durch geeignete fahl der Form des profilierten Dorns kann die gewünschte Abhängigkeit der gelieferten Menge von dem Arbeitsdruck erreicht werden. Auch die gegenseitige Anordnung der Lage des Regelschiebers und des druckmessenden Gliedes kann auf eine andere Art gelöst werden, z.B. können diese zwei Elemente parallel angeordnet werden. Die Speisung des Servomotors mit der Regelflüssigkeit geschieht in dein beschriebenen Beispiel unmittelbar von der Druckseite der Pumpe und der Einfluß des veränderlichen Ausgaagedruckes wird durch seine dauernde Wirkung auf den Kolben des Servomotors eliminiert. Der Servomotor kann aber aus einer Hilfsquelle des konstanten Druckes gespeist werden, wobei natürlich die Einrichtung zur Beseitigung des Einflusses des veränderlichen Druckes weggelassen ■..<erde4kann.

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' 8AD ORIGINAL -10-

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Die erfindungsgemäße Ee₀ el einrichtung kann auch fur die legelung von hydrostatischen Motoren* verwendet werden. ■"■'- Xn diesem lalle ist der Einlaßstutzen 19 des druckmesäenden Gliedes 22 mit der Druckseite der Pumpe verbund-en, während der Axistrittsstutzen 37 mit dem Eintritts stutz en des Motors verbunden ist. . .

In Abb. 6 ist die zur Erreichung der in Abb.7 gezeigten typischen Abhängigkeit ρ = f/Q/ nötige Form der Blende. 21 veranschaulicht. Bie Abb. 6 zeigt zugleich die Kennlinie Z der Feder 23 mit den entsprechenden Kräften P,, P_B, P_ß der Feder 23 in den PunktenA, B, G, wobei diese Punkte die charakteristischen Lagen des druckmessenden Gliedes bedeuten. Die in Abb. 7 dargestellte Abhängigkeit verläuft von dem Punkt A in B länge der Hyperbel der konstanten Leistung (pQ = konst.) und von dem Punkt B in C längs einer Serade, die einem angenähert konstanten Druck ρ entspricht· Der Punkt D entspricht dem Maximum des zulässigen Druckes, der durch die unmittelbare Wirkung der Zugstange 26 und des Kopfes 27 gesichert wird. Der Druck ρ und die Menge Q in Abb. 7 sind in Prozenten des maximalen· geregelten Druckes bzw. der Menge gegeben. _v

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich insbesondere für hydrostatische .Antriebe wie z.B. in dem Maschinenwesen, für den Mineralienabbau, für das Bauwesen, für die Hebezeuge und für ähnliche Zwecke. ,

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Claims

P a t e η t a η -s ρ r ü ο h et

(i/ Regeleinrichtung für eine indirekte Regelung der fördermenge hydrostatischer regelbarer Pumpen bzw· der Schluckmenge von Motoren mittels eines Servomotors, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Heßblende (20) enthält, welche

■- die Fördermenge mißt und einen Verteilungsschieber (11) steuert, welcher seinerseits den Durchfluß der Regel— flüssigkeit zu dem Servomotor reguliert, wobei das Glied(22) zum Messen des Druckes auf der Druckseite derart mit Rücksicht auf die Blende (2C) angeordnet ist, daß bei seiner Verschiebung der Wirkquerschnitt der Blende (20) in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck geändert wird*

2· Regeleinrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet »daß die Meßblende (20) in dem zylindrischen Mantel des Körpers (10) bzw· in der Buchse des druckmessenden Gliedes (22) angebracht ist, wobei dieses Glied die Form eines mit der Feder (25) belasteten Differentialkolbens hat, der mit dem Dämpfungsansatz (54) mit Dämpfungsnut (35) versehen

ist* ;

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BW QRfGiIMAL

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J. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der-leder (12) belastete Yerteilungsschieber (11) koaxial mit dem druckmessenden G-lied (22) angeordnet ist, wobei der Raum vor seiner Stirnwand auf der Seite der leder (12) mit dem Druckraum hinter der Drosselscheibe (20) und der Raum hinter seiner Stirn—' Y/and mit dem Druckraum isror der Drosselscheibe (20) verbunden ist.■ ■■ '.

4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3t' dadurch gekennzeichnet, daß der Yerteilungsschieber (11) mit einer Zugstange (26) versehen ist, die einen Kopf (2?) besitzt, wobei die Länge der Zugstange (26) derart gewählt ist, daß in der Mittellage des Verteilungsschiebers (11) und in solch einer Lage des druckmessenden Gliedes (22), welche dem Llaximum des zulässigen Arbeitsdruckes entspricht, der Eopf (27) der Zugstange (26) die Stirnwand des druckmessenden Gliedes (22) berührt·

5. Die Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leder (12) des Verteilungsschiebers (11), die leder (23). des druckmessenden Gliedes (22) und der Grundq.uerschnitt der Blende (20) einstellbar sind.

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