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Regeleinrichtung für eine Verstellpumpe
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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Verstellpumpe
mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei einer derartigen bekannten Förderstromregelung der Verstellpumpe
wird der Sollwert des Förderstroms durch den freien Querschnitt der Drossel vorgegeben
und wird die MeSdruckdifferenz an der Drossel von der Vorspannung der auf den Regelkolben
des Druckreglers wirkenden Feder eingestellt. Endet sich der Verbraucherdruck und
damit die Druckdifferenz an der Drossel, so verändert der Regelkolben des Druckreglers
den Steuerdruck in der zum Verstellglied der Pumpe führenden Steuerdruckleitung
im-Sinne einer Konstanthaltung des Förderstroms, indem die Pumpe so verstellt wird,
daß sich wiederum die eingestellte Druckdifferenz an der Drossel ergibt.
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Die bekannte Förderstromregelung weist den Nachteil auf, daß bei sehr
kleinen Verbraucherdrücken, wenn also auch der Regeldruck am
Verstellglied
der Regelpumpe gegen Null geht, die Regelung der Fördermenge infolge der bei kleineren
Drücken stärker in Erscheinung tretenden inneren Reibungs- und Leckverluste der
Pumpe ungenau wird und sich auf höhere Werte einstellt als auf den durch die Drossel
eingestellten Sollwert. Je nach Größe der Regelpumpe erfolgen die Abweichungen zu
höheren Förderstrommengen hin bei Drücken zwischen 12 und 25 bar.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mittels einer einfachen
Einrichtung die Förderstrommenge auch bei geringeren Drücken konstant auf dem Sollwert
zu halten.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Der durch Laständerungen verursachte Druckunterschied an der Drossel
wirkt außer auf den Regelkolben des Druckreglers auch auf den Regelkolben der Regeldrossel.
Da die Zeitkonstante der Regeldrossel erheblich kleiner ist als die Zeitkonstante
der Förderstromregelung, die sich aus dem Druckregler und dem Verstellmechanismus
der Pumpe zusammensetzt, spricht die Regeldrossel zuerst an und folgt die Hubverstellung
von Seiten des Druckreglers nach. Bei einer Verringerung des Verbraucherdruckes
wird so zunächst durch das Ansprechen der Regeldrossel durch entsprechende Drosselung
der Förderstrommenge die Förderstrommenge konstant gehalten, worauf dann über den
Druckregler die Hubverstellung der Pumpe erfolgt und dann der Regelkolben der Regeldrossel
seine Ausgangsstellung wieder einnimmt, in der er voll geöffnet ist.
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Wird jecloch die Elubverstellung, als die Mengenregelung von Seiten
des Druckreglers der Pumpe bei kleinen Pumpendrücken ungenau, wobei sich die Fördermenge
zu höheren Werten als dem Sollwert hin verändert, so wird durch die Regeldrossel
die Fördermenge auf dem durch die Drossel vorgegebenen Sollwert konstant'gehalten.
Die Fördermenge verändert sich also gegenüber dt'm Sollwert nicht, wenn der Regeldruck
am Verstellglied der Ptlmpe gegen Null geht oder Null erreicht und die Fördermenge
nicht mehr von dem Druckregler geregelt werden kann.
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Um Fehler in der Mengenregelung zu vermeiden, muß dem Regelkolben
des Druckreglers die Druckdifferenz an der Drossel zusätzlich der Druckdifferenz
an der Regeldrossel zugeführt werden. Da die Regeldrossel einen bestimmten Druckverlust
aufweist, muß die Vorspannung der Feder des Druckreglers um etwa 1 bis 2 Bar höher
eingestellt werden als der Druckunterschied an der Drossel beträgt.
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Schließlich ergibt sich noch der Vorteil, daß die Druckdifferenz am
Druckregler von bisher etwa 10 Bar auf 7 bis 8 Bar reduziert werden kann, da die
Regelgenauigkeit der Pumpe nunmehr eine untergeordnete Bedeutung hat. Dadurch wird
die Energiebilanz der Förderstromregelung um etwa 20 % besser.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt: Fig. - 1 eine schematische Darstellung einer Regeleinrichtung
für eine Verstellpumpe,
Fig. 2 mehrere Pumpenkennlinien bei konstanter
Förderstrom--reglung.
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Die von der Verstellpumpe 1 in die Pumpendruckleitung 2 gelieferte
Förderstrommenge wird von zwei Stellkolben 3 und 4 mit unterschiedlicher Querscbnittsflache
eingestellt. Der kleinere Verstellkolben 3 wird unmittelbar mit dem Pumpendruck
über die Leitung 5 beaufschlagt und wirkt in Richtung abnehmender Fördermenge. Der
größere Verstellkolben 4 wird vom Regeldruck in der Druckleitung 6 beaufschlagt
und wirkt in Richtung zunehmender Fördermenge. Außerdem ist eine Feder 7 vorgesehen,
welche die Pumpe 1 im drucklosen Zustand auf vollen Förderstrom stellt.
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Der Druckregler 8 besteht aus einem Kolben 9, auf dessen StirnflAche
10 über eine Leitung 11 der Druck aus der Pumpendruckleitung 2 wirkt. Auf die Stirnfläche
12 des Kolbens 9 wirkt eine Feder 13. Je nach Lage des Kolbens 9 wird nun mittels
der Steuerkante 14 des Kolbenbundes 15 die Regeldruckleitung 6 entweder über eine
Drossel 16 mit der Pumpendruckleitung 2 verbunden, wobei dies eine Vergrößerung
der Fördermenge und Verringerungdes Pumpendruckes bewirkt, oder aber mit einem Ablauf
17 verbunden, was eine Verstellung der Pumpe in Richtung einer kleineren Fördermenge
bei höherem Druck zur Folge hat.
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In der Pumpendruckleitung 2 ist nun ferner eine Drossel 20 angeordnet,
die verstellbar ist, um unabhängig vom Druck in der'Pumpenleitung die Förderstrommenge
konstant auf einen bestimmten Sollwert einzustellen. Außerdem ist eine Regeldrossel
21 in der
Pumpendruckleitung vorgesehen.
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Die Stirnfläche 12 des Kolbens 9 des Druckreglers ist außerdem über
die Leitung 22 mit der Pumpendruckleitung 2 so verbunden, daß am Regelkolben des
Druckreglers der Druckunterschied der Drossel 20 und der Regeldrossel 21 wirksam
ist.
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Der Sollwert des Förderstroms wird durch den an der Drossel 20 eingestellten
freien Querschnitt vorgegeben. Die Vorspannung der Feder 13 des Druckreglers 8 bestimmt
die Druckdifferenz an der Drossel 20 und der Regeldrossel 21. Ändert sich der Druck
in der Pumpendruckleitung 2, so wird durch den Druckregler 8 auch in der Leitung
6 ein entsprechend geänderter Regel druck eingestellt, der über den Verstellkolben
4 die Förderstrommenge so einregelt, daß der durch die Drossel 20 vorgegebene Sollwert
eingehalten wird. Es ergeben sich somit die in Fig. 2 dargestellten Pumpenkennlinien
für drei unterschiedliche'Drosselquerschnitte.
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Bei kleineren Drücken verändert sich gemäß Fig. 2die Förderstrommenge
der Verstellpumpe zu höheren Werten hin. In diesem Fall ist nämlich der Druck in
der Pumpendruckleitung so gering, daß der Regeldruck in der Leitung 6 auf Null geht,
womit die Verstellpumpe auf vollen Förderstrom durch die Feder 7 eingestellt wird
und damit in den Sättigungsbereich gelangt.
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In diesem Bereich wird der Förderstrom von der Regeldrossel geregelt,
die einen Kolben 23 aufweist, dessen entgegengesetzte Stirnflächen mit dem Druckunterschied
an der Drossel 20 über die Leitungen 24 bzw. 25 beaufschlagt ist. Außerdem ist der
Kolben 23
noch mit einer einstellbaren den Druckunterschied der
Drossel bestimmenden Feder 26 beaufschlagt. Uber die Steuerkante 27 erfolgt nun
eine Drosselung der Förderstrommenge in der Pumpendruckleitung 2 derart, daß der
von der Drossel 20 vorgegebene Sollwert auch bei kleinen Drücken konstantgehalten
wird.
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Wie bereits erwähnt, muß der Druckabfall # p1 am Druckregler 8 der
Verstellpumpe um etwa 1 bis 2 Bar höher eingestellt sein als die Druckdifferenz
iX 2.am Stromregler, um Fehler in der Förderstromregelung zu vermeiden. Außerdem
muß auch die Zeitkonstante der Regeldrossel 21 um etwa den Faktor 10 kleiner sein
als die des Druckreglers und der Verstellpumpe.
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L e e r s e i t e