DE2339598A1

DE2339598A1 - Einrichtung zur regelung der leistung einer pumpe

Info

Publication number: DE2339598A1
Application number: DE19732339598
Authority: DE
Inventors: Claude Maurice Pinson
Original assignee: Poclain SA
Current assignee: Poclain SA
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1973-08-04
Publication date: 1974-02-21
Also published as: IT994555B; JPS4985601A; GB1437413A; US3861832A; ES417600A1

Description

A 35 768

SOCIETE AMYME POCLAIlT
60330 IE PLESSIS BELLEVILLE
FMMEICH

Einrichtung zur Regelung der Leistung einer Pumpe

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Leistung einer Pumpe, die insbesondere ein System zur steuerbaren Veränderung ihres Hubvolumens und eine Druck-Förderleitung aufweist.

Die Leistung einer hydraulischen oder pneumatischen Pumpe wird durch das Produkt aus der von der Pumpe druckseitig abgegebenen Durchflußmenge und dem Druck des geförderten Mediums bestimmt. Wenn dieses Produkt gebildet ist, dann muß, um es im Falle einer Regelung konstant zu halten, einer hyperbolischen Kurve gefolgt werden, welche die Änderung des einen Faktors als Funktion der Änderung des anderen Faktors bestimmt.

Im allgemeinen wird mit Hilfe von laherungsmethoden gearbeitet, in-dem Kurvenstücke linear verlaufenden Änderungen gleich ge-

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stellt werden, was jedoch recht nachteilig ist. 2339598

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Einrichtung anzugeben, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden werden, die eine einfach durchzuführende Begelung gestattet und in ihren Ergebnissen sehr genau ist«

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erstes Element vorgesien ist, das längs einer ersten geradlinigen Führung bewegbar und dessen Verschiebung proportional zum theoretischen oder reellen Wert der Durchflußmenge eines geförderten Mediums veränderbar ist, und daß noch ein zweites Element vorgesehen ist, das längs einer zweiten geradlinigen Führung bewegbar und dessen Verschiebung im direkten Verhältnis mit dem Wert des Förderdruckes veränderbar ist, während eine Pleuelstange von variabler länge, die zwischen dem ersten und zweiten Element eingebaut und jeweils mit diesen gekoppelt ist, durch einen durch den Schnittpunkt zweier Geraden gebildeten festen Punkt verläuft, wenn sich die Einrichtung im Gleichgewicht befindet, wobei jede dieser Geraden jeweils senkrecht zu einer der Führungen' gezogen ist und von einer Position eines jeden der ersten und zweiten Elemente ausgeht, die für eine Durchflußmenge bzw. eine Leistung vom Wert Null kennzeichnend ist, und wobei der feste Punkt durch das Ende eines Schiebers eines in Ruhestellung befindlichen Verteilers gebildet ist, der mit der Pleuelstange fest verbunden ist und der selektiv Verbindungen herstellen kann zwischen einer Hilfspumpe und

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a) im Falle, daß die Verschiebung der Pleuelstange in Bezug auf den festen Punkt eine Leistungszunähme anz-eigt, einer ersten Kammer einer doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Anordnung, deren Kolbenstange mit der Vorrichtung zur steuerbaren Veränderung des Pumpenhubvolumens gekoppelt ist,

b) im Falle, daß die Verschiebung der Pleuelstange in Bezug auf den festen Punkt einen Leistungsabfall anzeigt, einer zweiten Kammer der Zylinder-Kolben-Anordnung,

c) im Falle, daß die Verschiebung der Pleuelstange in Bezug auf den festen Punkt Null ist und somit eine Leistungsbeständigkeit (Leistungskonstanz) anzeigt, einen Vorratsbehälter für das Medium.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist das zweite Element durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet, deren fest angeordneter Kolben mit der Kolbenstange die zweite geradlinige Führung für den auf dieser Führung verschiebbar angeordneten Zylinder bildet und mit diesem Zylinder eine Kammer definiert, die mit einer Austrittsleitung in Verbindung steht, wobei · zwischen dem Kolben und dem Zylinder eingebaute elastische Mittel vorgeshen sind, die dazu neigen, daß Volumen der genannten Kammer minimal zu halten.

Das vorstehend genannte, erste Element ist vorzugsweise durch einen bewegbaren Zylinder gebildet, der verschiebbar auf einem festen Kolben angeordnet ist, der mit seiner Kolbenstange die

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erste Führung bildet, wobei der Kolben in dem Zylinder zwei Kammern begrenzt, die jeweils beiderseits einer Leitungs-Begrenzung der Druck-Förderleitung mit dieser in Verbindung stehen, während zwischen dem Kolben und dem Zylinder eingebaute elastische Mittel vorgesehen sind, die dazu neigen, daß Volumen der zwischen der Pumpe und der leitungs-Begrenzung an die Druck-Förderleitung angeschlossenen Kammer minimal zu halten.

Vorzugsweise ist die leitungs-Begrenzung durch die hohle Kolbenstange des Kolbens des ersten Elements gebildet und weist einen kalibrierten Innendurchmesser auf und ist ferner in Reihe in der Austrittsleitung angeordnet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die hohle Kolbenstange an ihrem der Pumpe nächstgelegenen Ende mit der Druck-Förderleitung der Pumpe in Form eines gleitbaren Anschlusses verbunden, wobei die Kolbenstange an ihrem anderen Ende befestigt ist, und die Kolbenstange besteht aus einem Material, welches lineare Wärmeausdehnungseigenschaften besitzt, die mit den Einwirkungen der Temperatur auf die Viskosität des Mediums kompatibel sind, derart, daß diese Einwirkungen kompensiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung im Rahmen der Erfindung ist das erste Element durch das Ende des Systems zur Steuerung der Änderung des Hubvolumens der Pumpe gebildet und dieses Ende ist verschiebbar in einem Führungsschlitz gehalten, der sich parallel zur Achse der Pumpe erstreckt, wobei mit diesem Ende ein Ende der Pleuelstange

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■ - b —

gekoppelt ist.

Die Pleuelstange ist vorzugsweise mit mindestens einem der ersten und zweiten Elemente vermittels eines Armes gekoppelt, der mit dem betreffenden Element formschlüssig verbunden ist, sich orthogonal zur Führung dieses Elements erstreckt und als Träger eines an diesem Arm lage-verstellbaren Organs dient, welches den Anschlußpunkt des entsprechenden Endes der Pleuelstange bildet.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der bereits erwähnte, parallel zur Pumpenachse sich erstreckende Führungsschlitz verschiebbar in einem Führungselement angeordnet, das orthogonal zur größeren Abmessung dieses Führungsschlitzes angebracht ist und Mittel zum Feststellen des FührungsSchlitzes in irgend einer seiner Positionen aufweist, und zur Ankopplung der Pleuelstange an das Steuersystem ist eine als Zwischenglied dienende Hilfsstange vorgesehen, deren Länge variabel ist, und die senkrecht zum Führungsschlitz angeordnet ist und sich parallel zu sich selbst verschieben kann, wobei die Verbindung zwischen Pleuelstange und Hilfsstange in dem Führungsschlitz liegt, während sich die Verbindung zwischen der Hilfsstange und dem Steuersystem in einer festen Führung befindet, die sich parallel zur Eichtung des genannten FührungsSchlitzes erstreckt.

Schließlich kann noch vorgehen sein, daß die Pleuelstange in dem Falle, in dem die beiden Führungen rechtwinklig zueinander gerichtet sind, geradlinig ausgebildet ist, und daß, wenn die

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- 5 a -

beiden Führungen irgend einen Winkel zwischen sich bilden, die Pleuelstange V-förmig ausgebildet ist, wobei die Spitze dieses V durch den festen Punkt verläuft und sein Winkel komplementär zum Winkel zwischen den beiden Führungen ist.

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Zur näheren Erläuterung der Erfindung, ihrer Vorteile und ihrer Weiterbildungen dient die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsart-einer Einrichtung zur Leistungsregelung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Einrichtung,

Fig. 5 u. 4 jeweils den Fig. 1 und 2 entsprechende, jedoch Abänderungen aufweisende Einrichtungen und

die Fig., 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsart einer Einrichtung.

Aus Fig. 1 ist eine Einrichtung zur Regelung der Leistung einer Pumpe .7 ersichtlich, wobei"diese Einrichtung eine Vorrichtung 8 zur steuerbaren Veränderung des Hubvolumens der Pumpe 7 und eine Druckleitung 9 aufweist.

Es ist ein erstes, für Leistungsänderungen der Pumpe 7 empfindliches Element vorgesehen, das durch einen beweglichen, auf einem

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Kolben 11 verschiebbar angeordneten Zylinder 10 gebildet wird, wobei eine Kolbenstange 12 eine geradlinige Führung für dieses Element bildet. Der Kolben 11 begrenzt mit dem Zylinder 10 zwei Kammern 13 und 14, die durch zwei beiderseits einer Begrenzung 9a der Leitung 9 abzweigende Leitungen 15 und 16 jeweils an die Leitung 9 angeschlossen sind. Diese Begrenzung wird gemäß Fig. 1 durch die in die Kolbenstange 12 hineinverlaufende Leitung 9 gebildet, wobei dieser Leitungsabschnitt 9a innerhalb der Kolbenstange 12 hinsichtlich Durchmesser und Länge in der Weise kalibriert bzw. geeicht ist, daß der Mediumfluß im Leitungsabschnitt 9a immer wirbelfrei ist, wie auch immer seine Durchflußleistung sei. In die Kammer 14 ist zwischen dem Kolben und dem Zylinder 10 eine Feder 17 eingesetzt, durch deren Wirkung das Volumen der Kammer 13 minimal gehalten werden kann. Die Einrichtung weist auch noch ein zweites Element auf, das auf Änderungen des Druckes des durch die Leitung 9 geförderten Mediums anspricht und das durch einen beweglichen, auf einem festen Kolben 22 verschiebbar angeordneten Zylinder 21 gebildet ist, wobei eine Kolbenstange 23 des Kolbens 22 eine geradlinige Führung für dieses zweite Element bildet und rechtwinklig zur Kolbenstange 12, der Führung für das erste Element 10, gerichtet ist. Der Kolben begrenzt im Zylinder 21 eine Kammer 24, die durch eine über einen Teil ihrer Länge in der Kolbenstange 23 enthaltene Leitung 25 mit der Leitung 9 in Verbindung steht. Eine Feder 26 ist zwischen dem Zylinder 21 und dem Kolben 22 eingebaut, durch deren Wirkung das Volumen der Kammer 24 minimal gehalten werden kann.

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— O —

-Sf-

Der Zylinder 21 ist mit einem Zapfen 27 versehen, dessen bei 27' gestrichelt eingezeichnete Position einen Druck" in der Leitung 9 anzeigt. Der Zapfen 27 ist in einem Schlitz 28 einer Pleuelstange 29 angeordnet, während die Pleuelstange 29 noch . einen zweiten Schlitz 31 aufweist, welcher es einer von dem Zylinder 10 getragenen Achse 32 gestattet, längs der Pleuelstange 29 zu gleiten. Die Achse 32 nimmt, wenigstens theoretisch,

lull
wenn die Leistung der Pumpe 7 ist, die bei 32' gestrichelt

eingezeichnete Position ein.

,Zwei Geraden, die senkrecht zu den Führungen 12 und 23 und von den Punkten 27' und 32' ausgehend gezogen werden, laufen in einem Punkt 34 zusammen, der von der Konstruktion her gesehen ein fester Punkt ist. Da die Einrichtung als im Gleichgewicht befindlich dargestellt ist, verläuft die Pleuelstange 29 durch den Punkt 34. Der letztere wird durch das Ende einer Kolbenstange 35 zur Steuerung der Position eines Schiebers eines Verteilers 36 verkörpert, wenn sich der Schieber in neutraler Position befindet, wobei dieses Ende mittels eines Gelenkzapfens mit der Pleuelstange verbunden ist. Der Verteiler 36 ist dazu geeignet, eine Hilfspumpe 37 selektiv entweder mit einer Leitung 38 in Verbindung zu bringen, welche den Verteiler mit einer ersten Kammer 39 einer doppeltwirkenden Zylinder-Kolben-Anordnung 40 verbindet, oder mit einer Leitung 41, die den Verteiler mit einer zweiten Kammer 42 dieser Anordnung 40 verbindet, oder mit einem Vorratsbehälter 43 für das Druckmittel. Die Kolbenstange 40a der Anordnung 40 ist mit dem Steuerorgan 8 zur Veränderung des Hubvolumens der Pumpe 7 gekoppelt.

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Während des Betriebs haben die Zylinder 10 und 21 auseinandergehende Bewegungen, wenn die Einrichtung eine Zunahme des Druckes und gleichzeitig eine Zunahme der Leistung verzeichnet„ Die Registrierung der Leistungsänderung ergibt sich durch einen Abgriff des Druckes an jedem der Enden der Begrenzung bzw. kalibrierten Leitung 9a. Da der Mediumfluß in der Leitung 9a wirbelfrei ist, bringt jede Änderung der Leistung eine Änderung des Druckabfalles mit sich, welche proportional zur Leistungsänderung ist. Dieser Druckabfall in der Leitung 9a erzeugt eine Druckverminderung in dem Mediumstrom, der sich stromabwärts in der Leitung 9a in Bezug auf den stromaufwärts vorhandenen Mediumstrom befindet. Der Druck des Mediumstromes stromaufwärts in der Leitung 9a ist derjenige, der in der Kammer 13 des ersten Elements herrscht, denn diese ist durch die Leitung 15 mit dem Teil der Leitung 9 verbunden, der in Bezug auf die Leitung 9a stromaufwärts liegt.

Der Druck des Mediumstromes stromabwärts in der Leitung 9a wird durch die Leitung 16 in die Kammer 14 des ersten Elements übertragen. Während ein Mediumfluß in der Leitung 9a vorhanden ist, liegt der in der Kammer 13 herrschende Druck immer höher als der in der Kammer 14 herrschende Druck. Das Gleichgewicht wird durch die Anwesen-heit der Feder 17 hergestellt, die ihre Wirkung zu derjenigen des Druckes in der Kammer 14 hinzufügt. Hieraus ergibt sich also, daß, je größer der Druckunterschied ist, der Druck der Feder 17 desto bedeutsamer ist und somit die Verschiebung des Zylinders 10 desto beträchtlicher ist. Da der oben erwähnte Druckunterschied proportional zur Leistung bzw. Durchfluß-

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- 10 -

- Vd -

menge ist, sind die Zusammendrückung der Feder 17 und somit die Gleichgewichtslage des Zylinders 10 für diese Leistung bezeichnend.

Desgleichen wird die !Registrierung des in der leitung 9 herrschenden Druckes mit Hilfe des Zylinders 21 realisiert. Der in der Kammer 24 herrschende Druck ist gleich demjenigen, der in der Leitung 9 herrscht, mit der die Kammer durch die Leitung 25 verbunden ist. Die Feder 26 gleicht die Wirkung des Druckes in der Kammer 24 aus und die Gleichgewichtslage, die durch den Zylinder 21 erreicht wird, resultiert aus einem mehr oder weniger starken Zusammendrücken der Feder 26, wobei diese Zusammendrückung dem Wert des registrierten Druckes proportional ist.

Die beschriebene Einrichtung stellt einen Eegler der Pumpenleistung dar. Bekanntlich ist die Leistung einer Pumpe gleich dem Produkt aus Durchflußmenge der Pumpe und Druck des geförderten Mediums. Wenn man den Abstand zwischen den Punkten 32^! und 34 mit a bzeichnet, den Abstand zwischen den Punkten 34 und 27' mit b, den Abstand zwischen den Punkten 27' und 27 mit p, denn er ist für den in der Leitung 9 herrschenden Druck bezeichnend, und schließlich den Abstand zwischen den Punkten 32' und 32 mit q, dann kann man aufgrund der Tatsache, daß sich die Einrichtung im Gleichgewicht befindet, und die Pleuelstange durch den festen Punkt 34 hindurch verläuft,

setzen, in-den man die zwei Dreiecke 32-32' - 34 und 27-27' 34 vergleicht, die ähnlich sind, wodurch man für die Leistung W

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der Pumpe erhält:

W=pxq=axb. Welche die Werte von ρ und q auch immer sein mögen, diese Beziehung wird man stets bestätigt finden, falls die Pleuelstange 29 durch den festen Punkt 34 verläuft.

Das Regelungsprinzip liegt also in der Tatsache, daß die Änderung des Hubvolumens der Pumpe durch die Änderung der Position der Pleuelstange in Bezug auf den festen Punkt geregelt bzw. gesteuert -werden muß und daß diese Änderung des Hubvolumens dafür durch das Spiel des Elements 10 die Einstellung der Pleuelstange 29 bis zur Gleichgewichtslage des Punktes 34 bedingt. Es handelt sich also um einen geschlossenen Regelkreis. Jede Änderung eines Druckwertes oder der Druckwerte und der Durchflußmenge des durch die Pumpe 7 geförderten Mediums wird die Position des von der Pleuelstange getragenen Zapfens verändern. Diese Änderung wird auf den Schieber des Verteilßrs 36 übertragen, der eine Verbindung zwischen der Hilfspumpe 37 und einer der Kammern 39 oder 42 herstellt, so daß die Kolbenstange 40a der Anordnung 40 verschoben wird und hierdurch das Steuerorgan 8 zur Veränderung des Hubvolumens der Pumpe 7 im Sinne einer Kompensation der Änderungen der Drücke oder der Durchflußmenge betätigt wird. Wenn beispielsweise die Durchflußleistung abfällt, dann wird die Pleuelstange ihre Position verändern und den Schieber des Verteilers 36 in eine Lage bringen, in welcher eine Verbindung der Pumpe 37 mit der leitung 38 und der Kammer hergestellt ist, wodurch, infolge Auffüllung dieser Kammer, eine Verschiebung der Kolbenstange 40a und damit des Steuerorgans 8 im

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- Vt-

Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens bedingt ist. Natürlich ergibt jede Versorgung der einen Kammer durch die Pumpe 37, daß das Druckmittel aus der anderen Kammer entweicht.

In der Fig. 2 findet man verschiedene bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Elemente mit denselben Bezugsζiffern wieder. Die Pumpe 7 ist in Form einer Trommelpumpe (pompe ä barillet) dargestellt, die durch eine Welle 52 in Eotation versetzt werden kann.

Die Pumpe 7 weist in an sich bekannter Weise rotierende Kolben auf, die in dauernder Berührung mit einer geneigt angeordneten Platte oder Scheibe 54 gehalten sind, die das System 8 zur Steuerung der Änderung des Hubvolumens der Pumpe bildet. Die Pumpe 7 kann ein unter Druck stehendes Medium in eine Leitung 9 abgeben. Die Hatte 54 ist um eine Achse 54a geneigt angeordnet und verlängert sich durch eine Stange 54b von einer in geeigneter Weise variablen Länge. Diese ist hier mit einem Schlitz 54c dargestellt, jedoch kann man sie sich auch teleskopisch ausgebildet vorstellen, ohne den Eahmen der Erfindung zu verlassen.

Von der Leitung 9 zweigt die Leitung 25 ab, die das unter Druck stehende Medium von der Druckseite der Pumpe her in die Kammer des zweiten, bereits weiter oben genannten Elements fördert.

Die Pleuelstange 29 von variabler Länge ist zwischen dem Zylinder und der mit der geneigten Platte 54 formschlüssig verbundenen

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Stange 54b angeordnet. Die Verbindung der Stange 29 mit der Stange 54b ist mit Hilfe eines losen, beweglichen Stiftes 55 erzielt, der iii den Schlitzen 54c der Stange 54b und 31 der Stange 29 an der Stelle deren gegenseitiger Überschneidung verschiebbar eingesefet ist. Außerdem ist der Stift 55 verschiebbar innerhalb eines festen FührungsSchlitzes 56 gehalten, welcher sich parallel zur Achse der Pumpe 7 erstreckt. Wenn sich die Einrichtung im Gleichgewicht befindet, dann verläuft natürlich die Pleuelstange 29 durch den festen Punkt 34, der einer Überschneidung der orthogonal zur Führung 23 durch den Punkt 27' gezogenen öeraden mit der orthogonal zum Führungsschlitz 56 durch den Punkt 55' gezogenen Geraden entspricht. Der Punkt 55' deutet die von dem beweglichen Stift 55 eingenommene Position

lull an, wenn die Pumpleistung der Pumpe 7 ist.

Im Falle der Fig. 2 ist also ersichtlich, daß das bewegliche, als Leistungsanzeiger dienende Element durch den Stift 55 gebildet ist, welcher durch die Platte 54 zur Steuerung der Änderung des Hubvolumens der Pumpe 7 betätigt wird. Der ebenfalls mit q bezeichnete Abstand zwischen den Punkten 55 und 55' ist für die theoretische Durchflußmenge der Pumpe bezeichnend, weil diese Durchflußmenge, im Gegensatz zur Fig. 1, nunmehr nicht gemessen wird, sondern sich aus den gegebenen geometrischen Verhältnissen der Pumpe herleitet. Das Prinzip und die Art der Eegelung der Pumpe ist genauso wie bereits für die Einrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Bei der

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-M-

vorliegenden Ausführungsform sieht man insbesondere, daß die Platte 54 bzw. das Steuersystem 8 durch einen Hocken oder Stift betätigt wird, der von der Kolbenstange 40a des Hydraulikzylinders 40 getragen wird und in den Schlitz 54c der Stange 54b eingefügt ist.

Man wird von jetzt an feststellen, daß die Einrichtung gemäß Fig. 1 die Ausgangsleistung einer Pumpe regelt, da die Werte, die sie berücksichtigt, der Druck und die Durchflußmenge des tatsächlich geförderten Mediums ist. Dagegen regelt die Einrichtung gemäß Fig. 2 die Eingangsleistung einer Pumpe, da sie eine theoretische Durchsatzmenge berücksichtigt und somit die Mediumverluste am Niveau der Pumpe vernachlässigt.

Die Einrichtungen gemäß den Fig. 1 und 2 gestatten also eine Regelung der Pumpenleistung auf einen Wert W= a χ b.

Es ist von interesse, verschiedene Leistungen auswählen zu können, bei denen die Funktion einer Pumpe erzwungen werden kann. Man erkennt, daß es notwendig ist, entweder auf den Abstand a, oder auf den Abstand b oder beide Abstände zugleich Einfluß auszuüben. Die Fig. 3 und 4 zeigen nun, wie dies in einfacher Weise für den Abstand a erfolgt. Hierbei handelt es sich jedoch offensichtlich lediglich um Ausführungsbeispiele und es sind zahlreiche Änderungen noch möglich.

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-BJ-

Die Fig. 3 weist bei der in ihr gezeigten, derjenigen gemäß Fig. 1 ähnlichen Einrichtung gewisse Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 auf. Man bemerkt, daß der Zylinder 10 einen Arm 18 trägt, der mit einem Schlitz 19 versehen ist, in dem die Achse 32 verschiebbar angeordnet ist. Die letztere kann in jeder beliebigen Lage an dem Arm 18 mit Hilfe einer Vorrichtung 33 festgehalten werden. Wie man sieht, werden die Bewegungen des Zylinders 10 auf die Achse 32 übertragen, die sich längs einer gedachten geradlinigen und. durch einen Strich 12' gekennzeichneten Führungslinie verschiebt. Der in Betracht zu ziehende Abstand a ist dann also derjenige, der den Punkt 34 von der Führungslinie 12' trennt. Indem man die Achse 32 auf dem Arm 18 verschiebt, wählt man den Abstand a und damit den Wert der Leistung, bei welchem die Funktion der Pumpe geregelt werden soll. Die Fig. 4 zeigt eine Regeleinrichtung, die derjenigen gemäß Fig. 2 ähnlich ist und die gleichen Bezugsziffern trägt. Es besteht bei dieser Einrichtung die Möglichkeit, die Pumpenleistung auszuwählen. Zu diesem Zweck ist jetzt der Führungsschlitz % in einer Führung 59 angeordnet. Mit Hilfe irgend einer Betätigungsvorrichtung - beispielsweise einer Schraubenmutter - wirkt man auf die Position des Führungsschlitzes 56 in Bezug auf die Führung 59 ein. Man wählt somit den Abstand a, woraus sich die Leistung ergibt. Es muß indessen darauf hingewiesen werden, daß der Abstand q für die theoretische Durchflußmenge der Pumpe nur maßgebend ist, wenn er bei einem festen Abstand von der iTeigungsach.se 54a der Platte 54 genommen ist ο Es ist daher erforderlich, zwischen den Führungsschlitz % und die Stange 54b der Platte 54 eine Hilfsstange 58 anzuordnen,

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die mit einem Schlitz 58a versehen ist. Die länge q wird dann in gleicher Höhe mit der Kolbenstange 40a des in Bezug auf die Pumpe festen Hydraulikzylinders 40 gemessen und die Stange 58, die sich unter der Wirkung des Hydraulikzylinders parallel zu sich selbst verschieben kann, überträgt diese Länge q bis zur Höhe des beweglichen FührungsSchlitzes 56. Bei den beiden Ausführungen gemäß den Fig. 3 und 4 kann man sich vorstellen, daß entweder das Teil 32 oder der Führungsschlitz 56 hinsichtlich seiner Position längs seiner jeweiligen Führung durch die Leistung einer anderen Pumpe gesteuert wird. Die Einrichtung nach ,der Erfindung gestattet es daher äank dieser möglichen Steuerung, die Leistung einer Gruppe von Pumpen zu regeln, welche beispielsweise eine Pumpe mit konstanter Förderleistung und eine Pumpe mit variabler Förderleistung wie die Pumpe 7 umfaßt. Da die Leistung der Pumpe mit konstanter Durchflußleistung lediglich vom Druck des geförderten Mediums abhängt, genügt es, den Führungsschlitz 56 oder die Achse 32 durch den im Yerbraucherkreis herrschenden Druck mittels eines Führungselements in der Art der Zylinder-Kolben-Anordnung 21-22 zu steuern, deren Bewegungen mit denjenigen der beschriebenen Elemente der Einrichtung nach der Erfindung kompatibel gehalten werden können.

Die Fig. 5 enthält eine Variante der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Einrichtung, wobei wiederum die gleichen Bezugsziffern auftreten. In der Tat sind die beiden beweglichen Elemente 10 und 21 längs paralleler Führungen 12 und 23 angeordnet.

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Die Beziehung W = a χ b = ρ χ q zwingt dazu, daß, um die ähnlichen Dreiecke mit den Eckpunkten 32, 32', 34 bzw. mit 27," 27^f, 34 bestimmen zu, können, aus denen sich die obige Gleichung ergibt, die Pleuelstange 29 in ihrem mit dem festen Punkt 34 koinzidierenden Punkt einen rechten Winkel bildet. Allgemeiner ausgedrückt, wenn die beiden oben erwähnten Führungen einen beliebigen Winkel zwischen sich bilden, dann muß die Pleuelstange 29, die diese beiden beweglichen Elemente miteinander verbindet, einen zum Winkel zwischen den beiden Führungen komplementären Winkel bilden, damit die Beziehung a χ b = ρ χ q erfüllt ist..Die Regelung der Pumpe ist die gleiche wie in den Fällen der vorangehenden Figuren und es liegt ein geschlossener Regelkreis zwischen der Neigung des Steuersystems 8 und der Position der Pleuelstange 29 in Bezug auf den Punkt 34 vor.

Es wird nun noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beschrieben. Wenn auf die Fig. 1, 3 und 5 Bezug genommen wird, läßt sich feststellen, daß die Verbindung des zwischen der Pumpe 7 und der Führung 12 des beweglichen Elements genommenen Teils der Leitung 9 mit dem Leitungsabschnitt 9a, der in der Führung 12 liegt, verschiebbar ist und es den beiden erwähnten Teilen erlaubt, in der Richtung ihrer größten Dimension relativ zueinander beweglich zu sein. Diese Anordnung gestattet also eine Bewegung der Führung 12 und ermöglich insbesondere ihre Wärme-ausdehnung in Längsrichtung.

Es ist bereits weiter oben darauf hingewiesen worden, daß die Abweichung der in den Kammern 13 und 14 des Elements 10 herr-

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sehenden Drücke voneinander für den Druckverlust des Mediums in der Leitung 9a kennzeichnend ist und damit für seine Durchflußmenge und seine Viskosität, wobei diese letztere im allgemeinen mit der Temperatur abnimmt.

Mit anderen Worten, eine gegebene Gleichgewichtslage des Elements 10 wird für eine immer bedeutendere Durchflußmenge kennzeichnend sein, je mehr sich die Temperatur des in der Leitung 9a strömenden Mediums erhöht.

Es ist daher erforderlich, eine Korrektur der Position dieses Elements 10 in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums vorzusehen. Dies ist dadurch verwirklicht, daß die Führung 12 aus einem Material hergestellt ist, dessen durch die oben beschriebene Einrichtung zugelassenen Wärmeausdehnungseigenschaften mit den Einwirkungen der Temperatur auf die Viskosität des Mediums zusammenhängen. Durch diese Maßnahme kompensiert man eine Verminderung der Viskosität des Mediums und damit eine Druckdifferenz zwischen den Kammern 15 und 14, ebenso eine Verschiebung des Gleichgewichtspunkts des Elements 10 in Sichtung eines Bückganges der Durchflußleistung, und zwar durch eine longitudinal Ausdehnung der Führung 12, und erzielt auf diese Weise eine Veränderung der Position des Gleichgewichtspunkts des Elements 10 in Sichtung einer Zunahme der Durchflußleistung.

Die Einrichtung nach der Erfindung besitzt überdies den Vorteil, daß sie eine einfache Kinematik aufweist, bei der die beweglichen

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Elemente sich linear mit den physikalischen G-rößen verändern, die sie darstellen. Hieraus resultiert eine große Einfachheit der Bauweise und eine sehr leichte Regelung.

Die Erfindung findet eine wichtige Anwendung auf dem G-ebiet der Hydraulik.

Aus Gründen einer vereinfachten Darstellung ist im vorangehenden lediglich eine einzige Ausführungsweise der Erfindung beschrieben worden, nämlich eine Ausführung mit zwei Zylindern, die auf zwei fest angeordneten Kolbenführungen beweglich sind. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsweise beschränkt, sondern es sind auch noch andere Ausführungen bzw. Abänderungen möglich, ohne den lähmen der Erfindung zu verlassen, insbesondere eine solche Ausführung, bei der die oben erwähnten Zylinder fest angeordnet werden und die Kolben verschiebbar sind.

- Patentansprüche -

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Claims

j/ A 55 768 Patentanspr ü c h e

1.) Einrichtung zur Regelung der leistung einer Pumpe, die insbesondere ein System zur steuerbaren Veränderung ihres Hubvolumens und eine Druck-Förderleitung aufweist, gekennzeichnet durch ein erstes Element (10), das längs einer ersten geradlinigen Führung (12) bewegbar und dessen Verschiebung proportional zum theoretischen oder reellen Wert der Durchflußmenge eines geförderten Mediums veränderbar ist, und durch ein zweites Element (21) das längs einer zweiten geradlinigen Führung (25) bewegbar und dessen Verschiebung im direkten Verhältnis mit dem Wert des Förderdruckes veränderbar ist, während eine Pleuelstange (29) von variabler Länge, die zwischen dem ersten und zweiten Element (10 u. 21) eingebaut und jeweils mit diesen gekoppelt ist, durch einen durch den Schnittpunkt zweier Geraden geb-ildeten festen Punkt (54) verläuft, wenn sich die Einrichtung im Gleichgewicht befindet, wobei jede dieser Geraden jeweils senkrecht zu einer der Führungen (12,25) gezogen ist und von einer Position eines jeden der ersten und zweiten Elemente (10,21) ausgeht, die für eine Durchflußmenge bzw. eine Leistung vom Wert ^u Kennzeichnend ist, und wobei der feste Punkt (54) durch das Ende eines Schiebers eines in Buhestellung befindlichen Verteilers (56) gebildet ist, der mit der Pleuel-

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stange (29) fest verbunden ist und der selektiv Verbindungen herstellen kann zwischen einer Hilfspumpe (37) und

a) im Falle _r daß die Verschiebung der Pleuelstange in Bezug

auf den festen Punkt (34) eine Leistungszunähme anzeigt, einer ersten Kammer (39) einer doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-inordnung (40), deren Kolbenstange (40a) mit der Vorrichtung (8) zur steuerbaren Veränderung des Pumpenhubvolumens gekoppelt ist

b) im Falle, daß die Verschiebung der Pleuelstange in Bezug auf den festen Punkt (34) einen Leistungsabfall anzeigt, einer zweiten Kammer (42) der Zylinder-Kolben-Anordnung (40),

c) im Falle, daß die Verschiebung der Pleuelstange in Bezug auf den festen Punkt (34) ist und somit eine Leistungsbeständigkeit (Leistungskonstanz) anzeigt, einem Vorratsbehälter (43) für das Medium.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (21) durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet ist, deren fest angeordneter Kolben (22) mit der Kolbenstange (23) die zweite geradlinige Führung für den auf dieser Führung verschiebbar angeordneten Zylinder (21) bildet und mit diesem Zylinder eine Kammer (24) definiert, die mit einer Austrittsleitung in Verbindung steht, wobei zwischen dem Kolben (22) und dem Zylinder (21) eingebaute elastische Mittel (26) vorgesehen sind, die dazu neigen, daß Volumen der Kamer (24) minimal zu halten.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (10) durch einen bewegbaren Zylinder gebildet ist, der verschiebbar auf einem festen Kolben (11) angeordnet ist, der mit seiner Kolbenstange (12) die erste Führung bildet, wobei der Kolben (11) in dem Zylinder (10) zwei Kammern (13,14) begrenzt, die jeweils beiderseits einer Leitungs-Begrenzung (9a) der Druck-Förderleitung (9) mit dieser in Verbindung stehen, während zwischen dem Kolben (11) und dem Zylinder (10) eingebaute elastische Mittel (17) vorgesehen sind, üie dazu neigen, das Volumen der zwischen der Pumpe (7) und der Leitungs-Begrenzung (9a) an die Druck-Förderleitung (9) angeschlossenen Kammer (13) minimal zu halten.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungs-Begrenzung (9a) durch die hohle Kolbenstange (12) des Kolbens (11) des ersten Elements (10) gebildet ist, einen kalibrierten Innendurchmesser aufweist und in Beihe in der Austrittsleitung angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Kolbenstange (12) an ihrem der Pumpe (7) nächst gelegenen Ende mit der Druck-Förderleitung (9) der Pumpe in Form eines gleitbaren Anschlusses verbunden ist, daß die Kolbenstange (12) an ihrem anderen Ende befestigt.ist und daß die

' Kolbenstange (12) aus einem Material besteht, welches lineare Wärmeausdehnungseigenschaften besitzt, die mit den Einwirkungen

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der Temperatur auf die Viskosität des Mediums kompatibel sind, derart, daß diese Einwirkungen kompensiert werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element durch das Ende des Systems (8 "bzw. 54) zur Steuerung der Änderung des Hubvolumens der Pumpe (T) gebildet ist und dieses Ende verschiebbar in einem Führungsschlitz (56) gehalten ist, der sich parallel zur Achse der Pumpe (7) erstreckt, wobei mit diesem Ende ein Ende der Pleuelstange (29) gekoppelt ist.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (29) mit mindestens einem der ersten und zweiten Elemente vermittels eines Armes (18) gekoppelt ist, der mit dem betreffenden Element (10) formschlüssig verbunden i-st, sich orthogonal zur Führung (12) dieses Elements (10) erstreckt und als Träger eines an diesem Arm lage verstellbaren Organs (33) dient, welches den Anschlußpunkt des entsprechenden Endes der Pleuelstange (29) bildet.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitz (56) verschiebbar in einem Führungselement (59) angeordnet ist, das orthogonal zur größeren Abmessung des Führungsschlitzes (56) angebracht ist und Mittel zum Feststellen des FührungsSchlitzes (56) in irgend einer seiner

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Positionen aufweist, und daß zur Ankopplung der Pleuelstange (29) an das Steuersystem (54) eine als Zwischenglied dienende Hilfsstange (58) vorgesehen ist, deren Länge variabel ist und die senkrecht zum Führungsschlitz (56) angeordnet ist und sich parallel zu sich selbst verschieben kann, wobei die Verbindung zwischen Pleuelstange (29) und Hilfsstange (58) in dem Führungsschlitz (56) liegt, währand sich die Verbindung zwischen der Hilfsstange (58) und dem Steuersystem (54) in einer festen Führung befindet, die sich parallel zur Richtung des FührungsSchlitzes (56) erstreckt.

9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (29) in dem Falle, in dem die beiden Führungen (12,23) rechtwinklig zueinander gerichtet sind, geradlinig ausgebildet ist, und daß, wenn die beiden Führungen irgend einen Winkel zwischen sich bilden, die Pleuelstange (29) V-förmig ausgebildet ist, wobei die Spitze dieses V durch den festen Punkt (34) verläuft und sein Winkel komplimentär zum Winkel zwischen den beiden Führungen ist.

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