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"Regeleinrichtung für ein Mehrfachpumpenaggregat"
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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung der im Oberbegriff des
Anspruches 1 angegebenen Gattung. Derartige Regeleinrichtungen haben die Aufgabe,
die von dem Mehrfachpumpenaggregat von der dieses antreibenden Primär energiequelle
aufgenommene Leistung konstant zu halten oder zumindest did obere Grenze der maximal
aufgenommenen Leistung konstant zu halten. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die
aufgenommene Leistung das Produkt aus Förderstrom und Förderdruck ist, wobei bei
den einstellbaren Pumpen der Förderstrom nicht nur von der Antriebs drehzahl sondern
auch von der der Pumpe gegebenen Einstellung abhängig ist. Bisher bekannte Einrichtungen
zur Lösung dieser Aufgabe enthtten eine Drosselstelle, die von einem FlUssigkeitsstrom
durchströmt wird, wobei vor dieser Drosselstelle ein
Staudruck erzeugt
wird, der zur Regelung dient. An dieser Drosselstelle treten Energieverluste auf,
deren Größe abhängig ist von der Größe des Stromes, der durch die Drosselstelle
fließt und von dem Drosselwiderstand (DT-AS 2 038 968 - DT-OS 2 352 170 -DT-OS 2
419 529 - Patentanmeldung P 26 03 563.2). Alle diese bekannten, rein hydraulischen
Lösungen enthalten Drosselstellen und Ventile und Stellkolben, die auf die mechanischen
Stellglieder der einstellbaren Pumpen einwirken.
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f Der Erfindung liegt die Augabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen,
bei der im Betrieb keine Leistungsverluste auftreten, die entsprechend keine Drosselstelle
enthält.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist an dem vom Förderdruck der Pumpe mit
konstantem Hubvolumen beaufschlagten Regelkolben bzw. zwische: diesem und dem Stellglied
ein wegabhängig die Kraft des Regelkolbens Ubertragender, am Gehäuse abgestützter
Kraftübersetzer angeordnet, der die von dem von der Pumpe mit konstantem Hubvolumen
beaufschlagten Regelkolben erzeugte Kraft zu einem bestimmten Teil auf das Stellglied
der einstellbaren Pumpe(n) un-oder mittelbar über die von diesen Pumpen bzw. dieser
Pumpe beaufschlagte(n) Regelkolben überträgt, wobei die Ubertragungsfunktion d.h.
die Größe des übertragenen Teiles der Kraft, abhängig ist von der Lage des Stellgliedes
der einstellbaren Pumpe(n) bzw.
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der mit diesem Stellglied verbundenen, von diesen Pumpen beaufschlagten
Regelkolben. Ggfs. ist auch der Verschiebeweg des vom Förderdruck der Pumpe mit
konstantem Hubvolumen beaufschlagten Regelkolbens abhängig von der Verschiebelage
des vom Förderdruck der einstellbaren Pumpe beaufschlagten Regelkolbens baw.
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des Stellgliedes.
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Die Unteransprüche 2 und 3 beziehen sich auf eine vorteilhafte Weiterausgestaltung,
zu der es auch andere Lösungen als das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel gibt.
Beispielsweise der ist eine Ausgestaltungsform denkbar, bei der vom Förderdruck
der Pumpe mit konstantem Hubvolumen beaufschlagte Regel-
kolben
mit dem Regelkolben,der von der einstellbaren Pumpe beaufschlagt ist, durch eine
Schubstange verbunden ist, an der gelenkig ein Hebel gelagert ist, der durch eine
Feder von dieser Schubstange abgespreizt ist und sich gegen einen gehäusefesten
Anschlag, beispielsweise eine Rolle derart anlegt, daß dann, wenn der Regelkolben
unter größerem Förderdruck weiter verschoben wird, der Hebel durch den gehäusefesten
Anschlag stärker gegen die Kraft der Feder in Richtung auf die Schubstange zurückgedrückt
wird.
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Die Unteransprüche 4 und 5 beziehen sich auf eine andere Ausgestaltungsform
des Erfindungsgegenstandes.
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In der Zeichnung sind die beiden Ausgestaltungsformen dargestellt.
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Figur 1 zeigt im Schnitt eine Ausgestaltungsform gemäß den Unteransprüchen
2 und 3.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen zwei alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten
zu einem Detail der in Figur 1 dargestellten Einrichtung.
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Figur 4 zeigt ein Regeldiagramm.
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Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu der Ausgestaltungsform gemäß
den Ansprüchen 4 und 5.
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Von einer Primärenergiequelle 1 werden drei Pumpen 2, 3 und 4 angetrieben,
wobei die Pumpe 2 eine Konstantpumpe ist und die Pumpen 3 und 4 bezüglich ihres
Hubvolumens pro Umdrehung einstellbar sind, wobei das Stellglied 5 der Pumpe 3 und
das Stellglied 6 derumpe 4 durch ein Koppelglied 7 miteinander verbunden sind. Die
Pumpe 2 fördert in eine Leitung 8, die Pumpe 3 fördert in eine Leitung 9 und die
Pumpe 4 fördert in eine Leitung 10, wobei die Leitungen 8, 9 und 10 Jeweils zu einem
hydraulischen Kreislauf gehören, wobei die drei Kreisläufe voneinander unabhängig
sind.
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An die Leitung 8 schließt eine Zweigleitung 11 an, die zu einem Regelzylinder
12 führte in dem ein Regelkolben 13 verschiebbar ist.
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An die Leitung 9 ist eine Leitung 12 angeschlossen, die zu einem Regel
zylinder 13arWhrt, in dem ein Regelkolben 14 verschiebbar ist.
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An die Leitung 10 ist eine Leitung 15 angeschlossen, die zu einem
Regelzylinder 16 führt, in dem ein Regelkolben 17 ver-
schiebbar
ist. Die Zylinder 13 und 16 sind in dem Gehäuse 25 gebildet. Die Regelkolben 14
und 17 sind als Stufenkolben in einem Werkstück ausgestaltet, das durch die Schubstange
19 mit dem Koppelglied 7 verbunden ist und sich gegen die Regelfeder 20 abstützt,
die sich andererseits im Gehäuse 25 abstützt.
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Der Regelkolben 13 ist durch die Schubstange 18 mit dem Werkstück
verbunden, aus dem die Kolben 14 und 17 gebildet sind.
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Mit der Schubstange 18 ist weiterhin ein Druckplattenkörper 21 verbunden,
der eine kegelförmige Stirnfläche 22 aufweist, die gegen Wälzkörper 23 anliegt.
Diese Wälzkörper 23 stützen sich andererseits gegen eine Kurvenbahn 24, die fest
im Gehäuse 25 und 17 angeordnet ist. Mit den Regelkolben 14/ist weiterhin eine Mitnahmeplatte
26 verbunden, die dafür sorgt, daß die Wälzkörper 23 stets an der Stirnfläche 24
des Druckplattenkörpers 21 anliegen. Die Feder 27 bewirkt andererseits, daß der
Druckplattenkörper 21 mit seiner Stirnfläche 22 stets gegen die Wälzkörper 23 anliegt.
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Im oberen Teil der Zeichnung sind zwei Kräfte-parallelogramme eingetragen
und zwar im unteren Teil der Zeichnung dasjenige Parallelogramm, das sich bei der
Lage der Wälzkörper 23 ergibt, in der diese ausgezogen dargestellt sind und das
obere Diagramm stellt die Kräfte dar, die auftreten, wenn der Wälzkörper 23 und
die Stirnfläche 22
die gestricht dargestellte Lage einnimmt. Die
Kraft PIII ist Jeweils die von dem Regelkolben 13 in Achsrichtung erzeugte Kraft,
während die Kraft PIII, diejenige Kraft ist, die auf die Regelkolben 14, 17 übertragen
wird. In Figur 4 ist die durch diese Regeleinrichtung geregelte Abhängigkeit des
Förderdruckes vom Förderstrom und die Regäkräfte eingetragen, jeweils wobei P1 und
PII dem Druck in den Leitungen 9 und 10 entspricht.
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Für die technische Ausgestaltung der Wälzkörper 23 und deren Lagerung
gibt es verschiedene Lösungen. Zwei derartige Lösungen sind in den Figuren 2 und
3 dargestellt, wobei die Figuren 2 und 3 Schnitte gemäß der Linie A - B in Figur
1 daristellen.
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Figur 2 zeigt eine Lösung, bei der die Wälzkörper als Kugeln ausgestaltet
sind. Die Kurvenbahn 24 ist dabei als Rinne ausgestaltet, in der die Kugeln 23a
geführt sind und die in der Mittel eine Ausnehmung 28 aufweist, in der die Druckplatte
26 verschiebbar ist, die die Kugeln 23a in Anlage mit der Stirnfläche 22 des Druckplattenkörpers
21 hält.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 3 sind die Wälzkörper als einzeln
gelagerte Rollen 23b ausgestaltet, die Jeweils paarweise auf einem Lagerzapfen 23e
gelagert sind, auf dem weiterhin Rollen 23c gelagert sind, die mit der Druckplatte
26 zusammenwirken
und Rollen Rollen 23d, die längs der Kurvenbahn
24 a-brollen.
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Zum Zwecke der Verminderung der Reibung und damit auch einer möglicherweise
störend auftretenden Klemmwirkung können an den Wälzkörpern 23 geeignete Mittel
z.B. eine Beschichtung aus PTFE oder ein Auftrag von Molykote an den Wälzflächen
vorgesehen sein. Da der Raum, in dem sich die Wälzkörper 23 bewegen1 mit Le cköl
gefüllt ist , ist eine Schmierung sichergestellt.
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In Figur 5 sind die Teile 1 bis10 der Figur 1 nicht nochmals wiederholt.
Sie sind aber in gleicher Weise vorhanden.Auch die Leitungen 11, 12 und 15 entsprechen
den Leitungen 11, 12 und 15 der Figur 1,Jedoch führt in diesem Falle die Leitung
11 zu einem Zylinder 31, in dem zwei Regelkolben 32 und 33 verschiebbar sind, von
denen der Regelkolben 32 mit einem Zapfen 34 und der Regelkolben 33 mit einem Zapfen
35 versehen ist. Der Zapfen 35 liegt gegen einen Arm 36 des doppelarmigen Hebels
36, 37 an, der in einem gehäusefesten Gelenk 38 gelagert ist. Der Hebel 37 ist in
seinem, dein freien Ende benachbarten Bereich kurvenförmig gekrümmt und liegt gegen
den Zapfen 34 an. Damit auf die Zapfen 35 und 34 keine Seitenkräfte einwirken sind
die Hebelanordnungen 36, 37 auf beiden Sriten symmetrisch ange-
ordnet
also insgesamt vier derartige Hebelanordnungen.
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Auf die beiden Regelkolben 33 und 32 wirken an der Stirnfläche gleiche
Kräfte PIII. Der Regelkolben 33 überträgt diese Kraft P111 auf die Hebel 36, so
daß ein Moment um die Gelenkpunkte 38 entsteht, das auf die Hebel 37 übertragen
wird, die nun infolge der Kurvenform eine Kraft anderer Funktion auf die Zapfen
34 und damit den Regelkolben 32 übertragen. Strichpunktiert ist eine zweite Lage
des Regelkolbens 32 dargestellt, aus der zu ersehen ist, daß bei dieser Lage der
Hebel 37 eine Kraft in andere Richtung auf den Zapfen 34 ausübt. Der Regelkolben
32 ist mit dem Regelkolben 40 verbunden, der in dem Zylinder 41 verschiebbar ist,
der durch die Leitung 12 mit Druck beaufschlagt wird. Die Kraft, die der Regelkolben
32 auf den Regelkolben 40 überEägtist somit abhängig von der Schwenklage des Hebels
37 und somit davon, wie weit die beiden Regelkolben 33 un 32 auseinandergedrückt
sind.
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Die Leitung 15 ist an den Zylinder 42 angeschlossen, in dem ein Regelkolben
43 verschiebbar ist, der wiederum mit dem Regelkolben 40 fest verbunden ist und
gegen eine Regelfeder 44 abgestützt ist und mit der Schubstange 19 verbunden ist,
die wiederum mit dem Koppelglied 7 verbunden ist.
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Auch bei dieser Ausgestaltung wird also auf die durch die Leitungen
12 und 15 beaufschlagten Regelkolben eine Kraft übertragen, die nicht proportional
zu dem Druck in der Leitung dz ist sondern eine bestimmte funktionsmäßige Abhängigkeit
von der Verschiebelage des Regelkolbens 32 aufweist, wobei durch diese Abhangigkeitsfunktion
der Einfluß berücksichtigt wird, 2 den der Druck in der Förderleitung der Konstantpumpe
auf die Einstellung der einstellbaren Pumpen 3 und 4 haben sol),so daß insgesamt
die gewünschte Regelkennlinie erzielt wird, bei der berücksichtigt wird, daß die
Leistungsaufnahme der einstellbaren Pumpen 3 und 4 von deren Einstellung und damit
von der Lage der Schubstange 19 abhängig ist. Der Kraftübersetzer überträgt also
eine Kraft auf das gegen die Regelfeder 20 bzw. 41 anliegende Glied, die abhängig
ist vom Förderdruck der Pumpe 2 konstanten Hubvolumens und abhängig ist von der
Einstellung der einstellbaren Pumpen3 und 4.
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