DE19537174A1 - Stromregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromregler für eine Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe gemäß Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Stromregler der hier angesprochenen Art sind be­ kannt. Sie dienen dazu, den von der Pumpe geliefer­ ten Förderstrom zu regeln, um einen Verbraucher mit einem bestimmten Volumenstrom zu versorgen. Die Stromregler weisen dazu einen mit dem Pumpendruck beaufschlagten Steuerkolben auf, der mit einer dem Druck entgegengewirkten Vorspannkraft beaufschlagt wird und eine mit einer Abströmbohrung zusammenwir­ kende Steuerkante sowie - zur Ausbildung einer vom Kolbenweg abhängigen Förderstromdrossel - einen eine Blende durchdringenden Fortsatz aufweist. Die För­ derstromdrossel dient dazu, den an einen Verbrau­ cher gelieferten Fluidstrom bei unterschiedlichen Förderleistungen der Pumpe im wesentlichen konstant zu halten. Falls eine zu große Druckkraft auf den Steuerkolben wirkt, wird dieser gegen die Vorspann­ kraft soweit verlagert, bis seine Steuerkante eine Verbindung zu einer Abströmbohrung freigibt, durch die der von der Pumpe gelieferte Fluidstrom ab­ fließen kann.

Die Funktion des Stromreglers ist an sich bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden soll.

Wegeabhängige Förderstromdrosseln in Verbindung mit dem Stromregler der hier angesprochenen Art zeich­ nen sich dadurch aus, daß der Volumenstrom für ver­ schiedene Lastdruckwerte über der Drehzahl stark variiert. Es ergibt sich daher ein weitgefächertes Kennlinienfeld für den Volumenstrom Q über der Pum­ pendrehzahl n für verschiedene Lastdruckwerte, das heißt für verschiedene an den Verbraucher abgege­ bene Werte.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Stromregler zu schaffen, der eine nur wenig aufgefächerte Kennli­ nie für den über der Drehzahl n aufgetragenen Volu­ menstrom Q für verschiedene Lastdruckwerte auf­ weist.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Stromreglers ge­ löst, der die in Anspruch 1 genannten Merkmale auf­ weist. Dadurch, daß ein Fortsatz des Steuerkolbens, der mit einer Blende eine wegeabhängige Förder­ stromdrossel bildet, auf seiner Außenfläche minde­ stens zwei Bereiche mit verschiedenen Außendurch­ messern aufweist, die durch eine scharfkantige Stufe voneinander getrennt sind, können die Kennli­ nien des über der Drehzahl n aufgetragenen Volumen­ stroms Q der Pumpe für verschiedene Lastdruckwerte so beeinflußt werden, daß sich eine nur geringe Streuung ergibt. Der dafür erforderliche Aufwand ist wesentlich geringer, als bei staudruckabhängi­ gen Stromreglern, deren Aufbau überdies deutlich aufwendiger ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Stromreglers zeichnet sich dadurch aus, daß die in der Außenflä­ che des Fortsatzes gebildete Stufe und die zugehö­ rige Blende so aufeinander abgestimmt sind, daß die Steuerkante des Steuerkolbens gerade die Abström­ bohrung tangiert, wenn die Stufe innerhalb der Blende angeordnet ist. Durch diese - in axialer Richtung gesehene - Anordnung von Stufe und Blende wird sichergestellt, daß die Auffächerung der Kenn­ linien bereits bei relativ geringen Drehzahlen weitgehend unterbunden wird.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Strom­ reglers, bei dem die Blende eine sehr geringe - in axialer Richtung des Steuerkolbens des Stromreglers gemessene - Breite aufweist. Diese Ausgestaltung führt zu einer weiteren Verminderung der Streuung der genannten Kennlinien.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Detail eines Stromreglers im Längs­ schnitt;

Fig. 2 ein sogenanntes Q/n-Kennlinienfeld für eine mit einem Stromregler gemäß Fig. 1 ausgestattete Pumpe und

Fig. 3 ein Q/n-Kennlinienfeld eines herkömmli­ chen wegeabhängigen Stromreglers.

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 zeigt ein De­ tail eines Stromreglers 1 im Längsschnitt, der einen in einer Bohrung 3 geführten Steuerkolben 5 umfaßt, der - in seiner Ruhestellung - eine mit dem Tank einer Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, verbundene Abströmbohrung 7 gegenüber einem Druck­ raum 9 verschließt, der über eine gestrichelt ange­ deutete Druckleitung 11 mit der Förderseite bezie­ hungsweise Druckseite einer Pumpe verbunden ist. Der Steuerkolben 5 wird einerseits mit dein im Druckraum 9 herrschenden Druck beaufschlagt, der gemäß Fig. 1 eine von rechts nach links wirkende Druckkraft auf den Steuerkolben 5 ausübt. Dieser Druckkraft wirkt eine Schraubenfeder 13 entgegen, die eine Vorspannkraft auf den Steuerkolben 5 aus­ übt, die diesen im drucklosen Zustand gegen einen Anschlag 15 preßt. In dieser Stellung schließt der Steuerkolben 5 die Abströmbohrung 7, die in die Bohrung 3 des Stromreglers 1 mündet, mit einer ra­ dialen Dichtfläche 17, die mit einem radialen Dichtbereich 19 der Bohrung 3 zusammenwirkt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt dabei eine Steuerkante 21 des Steuerkolbens 5 an dem Anschlag 15 an, wobei hier eine Sitzdichtung ausgebildet wird.

Von dem Grundkörper 23 des Steuerkolbens 5 geht ein den Druckraum 9 durchdringender Fortsatz 25 aus, der zur Ausbildung einer wegeabhängigen Förder­ stromdrossel 27 durch eine Blende 29 geführt ist. Die Außenfläche 31 des Fortsatzes 25 weist zwei Be­ reiche mit unterschiedlichen Außendurchmessern auf, wobei an dem freistehenden, distalen Ende 33 des Fortsatzes 25 ein erster Abschnitt 35 vorgesehen ist, dessen Durchmesser größer ist als der eines zweiten Abschnitts 37. Der erste Abschnitt 35 geht über eine scharfkantige Stufe 39 in den zweiten Ab­ schnitt 37 über, wobei der erste Abschnitt 35 im Bereich der Stufe 39 senkrecht, das heißt in radi­ aler Richtung zur Mittelachse 41 des Steuerkolbens 5 zum zweiten Abschnitt 37 abfällt.

Der Außendurchmesser des ersten Abschnitts 35 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Blende 29, so daß eine freie Ringfläche ausgebildet wird, wenn der erste Abschnitt 35 im Bereich der Blende 29 angeordnet ist. Durch diese Ringfläche gelangt ein von der Pumpe in den Druckraum 29 gefördertes Fluid in einen Abgabebereich 43, an den eine Ver­ bindungsleitung für einen von der Pumpe versorgten Verbraucher angeschlossen ist.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, daß die in axialer Richtung gemessene, das heißt in Richtung der Mittelachse 41 gemessene Breite der Blende 29 sehr klein gewählt ist. Die Blende 29 ist also sehr scharfkantig ausgebildet, so daß quasi eine Schneide gegeben ist.

Der in axialer Richtung gemessene Abstand der Stufe 39 zur Steuerkante 21 ist so auf den Abstand der Blende 29 auf die im Druckraum 9 zugewandte Kante 45 der Abströmbohrung 7 abgestimmt, daß die Stufe 39 innerhalb der Blende 29 angeordnet ist, während die Steuerkante 21 des Steuerkolbens 5 gerade die Abströmbohrung 7 tangiert, also die Kante 45 be­ rührt.

Wenn nach allem im Druckraum 9 kein oder nur ein geringer Druck herrscht, wird der Steuerkolben 5 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 13 gegen den Anschlag 15 gedrängt. In dieser Stellung wird der Druckraum 9 durch das von dem Anschlag 15 und der Steuerkante 21 gebildete Sitzventil von der Abströmbohrung 7 getrennt. In dieser Stellung be­ findet sich der zweite Abschnitt 37, der einen ge­ ringeren Außendurchmesser als der erste Abschnitt 35 aufweist, im Bereich der Blende 29, so daß eine relativ große Ringfläche freigelassen wird und ein in den Druckraum 9 gefördertes Fluid durch diese Ringfläche in den Abgabebereich 43 gelangen kann.

Wenn bei steigender Drehzahl oder bei erhöhtem Ge­ gendruck des Verbrauchers der Druck im Druckraum 9 steigt, wird der Steuerkolben 5 gegen die Vorspann­ kraft der Schraubenfeder 13 nach rechts verlagert, so daß die Steuerkante 21 einen Abstand zum An­ schlag 15 aufweist. Dabei bleibt der Druckraum 9 durch das Zusammenwirken der Dichtfläche 17 mit dem Dichtbereich 19 von der Abströmbohrung 7 abge­ trennt, wobei hier eine radiale Dichtung gegeben ist.

Auch bei einer Verlagerung des Steuerkolbens 5 nach rechts bleibt zunächst der zweite Abschnitt 37 im Bereich der Blende 29 angeordnet, so daß sich auf­ grund des erhöhten Drucks bei gleichbleibender Ringfläche ein größerer Förderstrom zum Verbraucher einstellt.

Steigt der Druck im Druckraum 9 weiter an, wird der Steuerkolben 5 weiter nach rechts verlagert, damit auch der starr mit diesem verbundene Fortsatz 25. Schließlich erreicht die Steuerkante 21 des Steuer­ kolbens die Kante 45 der Abströmbohrung 7. Durch die Abstimmung der axialen Anordnung der Stufe 39 gegenüber der Blende 29 erreicht die Stufe 39 die Blende 29 gerade dann, wenn die Steuerkante 21 die Kante 45 erreicht. In dem Moment also, in dem Öl aus dem Druckraum in die Abströmbohrung 7 abströmen kann, wodurch eine weitere Erhöhung des Drucks im Druckraum 9 zunächst verhindert wird, erreicht auch die Stufe 39 die Blende 29, so daß der Abströmquer­ schnitt der Förderstromdrossel 27 abrupt reduziert wird. Das im Druckraum 9 vorhandene Fluid kann nun nämlich nur noch durch die kleinere Ringfläche, die zwischen dem ersten Abschnitt 35 und der Innenflä­ che der Blende 29 freigeblieben ist, in den Abgabe­ bereich 43 strömen.

Durch das Zusammenspiel der Stufe 39 mit der Blende 29 und der Steuerkante 21 mit der Kante 45 wird er­ reicht, daß eine Auffächerung der Q/n-Kennlinien stark reduziert wird. Dies ergibt unmittelbar einen Vergleich der Fig. 2 und 3.

Fig. 2 zeigt ein Kennlinienfeld, in dem ein Volu­ menstrom Q einer Pumpe über deren Drehzahl n für verschiedene Lastdruckwerte eingetragen sind. Die unterste Kurve ist für einen Lastdruck von 3 bar aufgenommen; die darüberliegenden für 5 bar, 10 bar, 20 bar und 50 bar. Deutlich ist erkennbar, daß der Volumenstrom Q auch bei einer Zunahme der Dreh­ zahl n in einem Bereich oberhalb von ca. 2.500 Um­ drehungen für verschiedene Lastdruckwerte kaum noch variiert.

Vergleicht man dies mit den in Fig. 3 wiedergege­ benen Q/n-Kennlinien eines herkömmlichen wegeabhän­ gigen Stromreglers, so zeigt sich, daß dort die Vo­ lumenströme für verschiedene Lastdruckwerte stark voneinander abweichen, das heißt, aufgefächert sind. In dem Kennlinienfeld von Fig. 3 ist eben­ falls die unterste Kurve für einen Lastdruck von 3 bar aufgenommen; der darüberliegende für 5, 10, 20 und 50 bar.

Gerade der Vergleich der Q/n-Kennlinien der Fig. 2 und 3 läßt die besondere Wirkung der speziellen Ausgestaltung des Stromreglers 1 erkennen. Es er­ gibt sich für den hier beschriebenen wegeabhängigen Stromregler ein Kennlinienfeld, wie es sonst nur bei staudruckabhängigen Stromreglern gegeben ist, die nur mit zahlreichen zusätzlichen Teilen und da­ mit nur mit hohen Kosten realisierbar sind.

Claims (3)

1. Stromregler für eine Pumpe, insbesondere Flügel­ zellenpumpe, der den von der Pumpe an einen Ver­ braucher gelieferten Fluidstrom regelt und einen einerseits mit dem von der Pumpe aufgebauten Druck beaufschlagten Steuerkolben aufweist, der anderer­ seits mit einer diesem Druck entgegenwirkendem Vor­ spannkraft beaufschlagt wird und der eine mit einer Abströmbohrung zusammenwirkende Steuerkante und zur Ausbildung einer vom Kolbenweg abhängigen Förder­ stromdrossel einen eine Blende durchdringenden Fortsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (31) des Fortsatzes (25) des Steuerkol­ bens (5) mindestens zwei Bereiche (35, 37) mit ver­ schiedenen Außendurchmessern aufweist, die durch eine scharfkantige Stufe (39) voneinander getrennt sind.

2. Stromregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stufe (39) und die Blende (29) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Steuerkante (21) des Steuerkolbens (5) gerade die Abströmboh­ rung (7) tangiert, wenn die Stufe (39) innerhalb der Blende (29) angeordnet ist.

3. Stromregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blende (29) eine sehr geringe - in axialer Richtung des Steuerkolbens (5) gemes­ sene - Breite aufweist.