DE2952083A1 - Regeleinrichtung fuer eine verstellbare pumpe - Google Patents

Description

• Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe
• Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Mit einer derartigen bekannen Regeleinrichtung ist es wohl möglich, eine exakte Stromregelung der Pumpe zu erzielen, wobei auch statische Regelabweichungen kompensiert werden, ciese Einrichtung hat jedoch gen Nachteil, daß keine Druckregelung der Pumpe möglich ist.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zusätzlich auch eine Druckregelung der Pumpe möglich ist, wobei statische Regelabweichungen ebenfalls kompensiert werden. Außerdem sind Verstärkungen des Mengen und ru:kregelreise unabhängig voneinander einstellbar. Dadurch wird eine höhere Regelgenauigkeit und ein besserer ?reouenzgang des kombinierten Druck-Mengenregelsystems erreicht.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. So ist es beispielsweise möglich, die Meßdrossel als Proportionalventil auszubilden oder als digitalgesteuerte Drossel, die aus mehreren parallel geschalteten Drosseln besteht: Das selbe gilt auch für das druckgesteuerte Steuerventil.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt unc in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Regeleinrichtung in schematischer Darstellung, Figuren 2 bis 5 Abwandlungen von Eir.zelheiten des Ausführungsbeispiels nach Figur 1.
• Beschrelug des Ausführungsbeispieles Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 zeigt in wesentlich vereinfachter Darstellung und mit 10 bezeichnet eine verstellbare Fadialkolbenpumpe, deren Hubring 11 mit Hilfe zweier druckbeaufschlagter Kolben 12, 13 verstellbar ist, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Hubrings 11 anliegen. Derartige Pumpenausbildungen sind weithin bekannt und deshalb nur kurz beschrieben. Der Kolben 13 hat einen wesentlich größeren Durchmesser als der Kolben 12 und ist in einem Druckraum 14 dicht gleitend gelagert und von einer Feder 15 belastet. Der Kolben 12 ist in einem Druckraum 16 geführt und von einer Feder 17 belastet. Die Pumpe 10 saugt Druckmittel'über eine Saugleitung 18 aus einem Behälter 19 an und fördert es in eine Drucklewtung 20, die zu einem nicht dargestellten Verbraucher führt. In der Druckleitung 20 ist eine verstellbare Meßdrossel 21 angeordnet, die ein wesentlicher Bestandteil der Regeleinrichtung ist.
• Vom Druckraum 16 führt eine Leitung 23 zu einer Ventilbohrung 24 eines Regelventils, in dem ein Steuerschieber 25 dicht gleitend geführt ist. Von der Leitung 23 zweigt eine Leitung 26 ab, die zur Druckleitung 20 nahe deren Austritt aus der Pumpe führt. In der Leitung 23 ist stromab des Abzweigs der Leitung 26 ein verstellbares Druckbegrenzungsventil 27 angeordnet; vor dem Abzweig befindet sich in der Leitung 23 eine Festdrossel 28.
• Vom Druckraum 14 führt eine Leitung 30 zu einer Ringnut 31 an der Ventilbohrung 24. Von einer Stelle links der Ringnut 31 führt eine Leitung 32 zur Druckleitung 20, und zwar zu einer Stelle, die stromaufwärts der MeRdrossel 21 liegt. In der Leitung 32 ist eine Festdrossel 34 angeordnet. Von einer Stelle rechts der Ringnut 31 geht von der Ventilbohrung 24 eine Leitung 35 aus, die zum Behälter 19 führt; in der Leitung 35 ist eine Festdrossel 36 angeordnet.
• Der Steuerschieber 25 hat einen mittigen Steuerbund 37, dem sich links und rechts Ringnuten 38, 39 anschlieSen.
• Von der linken, mit 41 bezeichneten Kammer der Steuerschieberbohrung 24 geht eine zum Behälter 19 führende Leitung 42 aus, in der ein verstellbares Druckbegrenzungsventil 43 angeordnet ist. In der Kammer 41 ist eine auf den Steuerschieber einwirkende, in ihrer Vorspannung verstellbare Regelfeder 40 angeordnet. Die Leitung 23 führt zur rechten Kammer 44 der Ventilbohrung 24. Von der Leitung 42 zweigt eine Leitung 46 ab, welche in die Leitung 23 mündet. In der Leitung 46 sind zwei Festdrosseln 47, 48 angeordnet. Von der Leitung 23 geht eine Leitung 49 aus, die zur Leitung 30 führt und in der eine Festdrossel 50 angeordnet ist. Weiterhin geht von der Leitung 46 eine Leitung 52 aus, die zur Druckleitung 20 führt und dort an einer Stelle stromabwärts der Meßdrossel 21 mündet.
• Von einer Stelle stromaufwärts der Druckleitung 20 zweigt noch eine zum Behälter 19 führende Leitung 53 ab, ir: der ein Druckbegrenzungsventil 54 angeordnet ist.
• Funktion als Stromregler: Wenn die Pumpe 10 Druckmittel in die Leitung 20 fd~~e~t, so entsteht an der Meßdrossel 21 eine Druckdifferenz A Der Druck stromaufwärts, d.h. vor der Meßdrossel 21 wirft über die Leitung 26 im Druckraum 16. Der Druck stroawärts der Meßdrossel 21 pflanzt sich über die Leiturg 52 zur Leitung 46 und zur Leitung 42 fort und wirkt auf die linke Seite des Steuerschiebers 25. Der in der DrucX-leitung 20 herrschende Druck planzt sich, wenn das Druckbegrenzungsventil 27 geöffnet ist, über die Leitung 2, zum Druckraum 44 auf der rechten Seite des Steuerschiebers 25 fort. Am Druckbegrenzungsventil 27, das auf elnen geringen Druck, z.B. 7 bar, eingestellt ist, ergibt sich eine Druckdifferenz von Pvl. Der Steuerschieber 25 ist durch die verstellbare Feder 40 auf einen sehr geringen Druckdifferenz von etwa 3 bar eingestellt, die mit PV2 bezeichnet ist.
• Das Druckgefälle A p an der proportionalen Meßdrossel 21 wird bestimmt durch den Druckmittelstrom, der über das Druekbegrenzungsventil 27 und die Festdrossel 48 fließt.
• Dabei stellt sich folgendes Druckgefälle ein: p PV1 PV2 Nach den oben angegebenen Werten ist a p etwa 10 bar.
• Der über das Druckbegrenzungsventil 27 fließende Druckmittelstrom wird über die Drossel 48 auf den genau definierten Steuerdruck Pv2 (siehe oben) angestaut. Auf den Kolben 12 wirkt über die Leitungen 26 und 23 stets der Druck vor der Meßdrossel 21. Damit die. Pumpe überhaupt anläuft, ist die Feder 15 stärker ausgelegt, als die Feder 17. Wenn Gleichgewicht herrscht, befindet sich der Bund 37 des Steuerschiebers 25 in der Mitte der Ringnut 31. Wird der definierte Steuerdruck PV2. welcher in der Kammer 41 herrscht, überschritten, dann wird der Steuerschieber entgegen der Kraft der Feder 40 verschoben, so daß Drucknittel aus der Kammer 14 über die Leitungen 30 und 35 zum Behälter abströmen kann. Dadurch wird der Kolben 13 entlastet, die Kraft am Kolben 12 überwiegt und der Hubring 11 wird auf kleinere Exzentrizität verstellt. Der Förderstrom der Pumpe wird so weit verringert, bis sich der Regeldruck Pv2 am Steuerventil 25 wieder einstellt. Die Mengenregelung ist lastunabhängig und unabhängig vom volumentrischen Wirkungsgrad der Pumpe.
• Mit dem einstellbaren Druckbegrenzungsventil 27 ist es möglich, die Mengenverstärkung des Regelkreises zu optimieren. Der Förderstrom Q hinter der Meßdrossel kann je nach Wahl deren Drosselquerschnitts verändert werden, e.B.
• manuell oder auch auf andere Weise, wie sie in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 bis 4 weiter unten beschrieben ist.
• Funktion als Druckregler: Wird der Sollwert für den Druck am proportional wirkenden Druckbegrenzungsventil 43 erreicht, dann fließt über die Leitung 52 und über die Drossel 47 ein Druckmittelstrom zur Leitung 42 und zum Behälter 19. Dieser Strom bewirkt eine Druckdifferenz am Steuerschieber 25, d.h. in der Kammer 41 fällt der Druck, worauf der Druckraum 14 am Kolben 13 wieder - wie oben beschrieben - zum Behälter 19 entlastet wird.
• Die Pumpe wird auf kleinere Exzentrizität verstellt. Die Regelung wird also nicht mehr vom Druckgefälle an der Meßdrossel 21 beeinflußt, sondern lediglich vom Einstellwert am Druckbegrenzungsventil 43.
• Wie bereits weiter oben erwähnt, kann die Meßdrossel 21 auf verschiedene Weise verstellt werden, z.B. von Hand aber auch wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 elektrisch analog geregelt werden. Die Drossel ist hier als direkt gesteuertes Proportionalventil 60 ausgebildet und kann von einer Sperrstellung I übergangslos zur maximalen Durchflußmenge über den Lageregelkreis 61 verstellt werden.
• :ach dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist ein elektrisch vorgesteuertes proportional wirkendes Drosselventil 70 vorgesehen; die Vorsteuerung ist durch das bekannte Symbol 71 dargestellt.
• Eine weitere Möglichkeit zur Veränderung des Durchflußquerschnitts der Druckleitung 20 zeigt das Ausführungsbeispiel nach der Figur 4. Die Meßdrossel 21 besteht hier aus mehreren parallelgeschalteten digitalgesteuerten Drosseln 80 bis 84, die je nach Schaltstellung eine mehr oder weniger große Drosselung des Querschnitts verursachen.
• Auch das Druckbegrenzungsventil 43 nach dem: Ausführungsbeispiel der Figur 1 kann auf mehrere Arten verstellt werden, Z.B. manuell, elektrisch analog über ein Proportionalventil mit lagegeregelten Proportionalmagneten oder digital gesteuert nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 5, wo mehrere Druckbegrenzungsventile 90 bis 94 vorgesehen sind, die jeweils über elektromagnetisch betEtigte Sperrventile 95 bis 99 zu- oder abschaltbar sind.
• Die beschriebenen Ventile können auf ganz beliebige Weise an der Pumpe angebaut werden, z.B. in einem Pumpensteuerblock direkt am Pumpenausgang angeflanscht sein. Es ist aber auch möglich, den Steuerblock getrennt von der Verstellpumpe anzubauen. Dies richtet sich nach den Gegebenheiten ud Anwendungen einer solchen Pumpe.

Claims (7)

1. AnsprUche Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe mit einer in der Förderleitung angeordneten Meßdrossel (21), deren Druckdifferenz an einem Regelventil (25) wirksam ist, das eine Verbindung von der Förderleitung zu einer Servoverstelleinrichtung der Pumpe steuert und mit einem in Reihe zum Regelventil (25) angeordneten Ventil (27), durch das sich dfe an Regelventil wirksame Druckdifferenz von der Druckdifferenz an der Meßdrossel unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Stelle stromabwärts der Meßdrossel eine Verbindung zum Regelventil führt und daß parallel an diese Verbindung ein Steuerventil (43) geschaltet ist, durch das bei Erreichen eines Druckgrenzwertes ebenfalls eine Druckdifferenz am Regelventil erzeugt wird, das die Pumpe zuf geringere Fördermenge einstellt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (52, 46, 42) eine Drossel (47) angeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (43) und die Meßdrossel (21) als Proportionalventile ausgebildet sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Meßdrossel ausgebildete Proportionalventil elektrisch direkt gesteuert oder elektrisch vorgesteuert ist (Figuren 2 und 3).
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdrossel als digitalgesteuerte Drossel ausgebildet ist, derart, daß sie mehrere parallelgeschaltete Drosselventile (80 bis 84) aufweist (Figur 4).
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (43) aus mehreren hintereinander geschalteten digitalen Druckbegrenzungsventilen (90 bis 94) besteht, die jweils über elektromagnetisch betätigbare Ventile (95 bis 99) ansteuerbar sind.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile ganz oder teilweise in einem an der Pumpe angeordneten Steuerblock untergebracht sind oder getrennt von dieser angeordnet sein können.