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Steuereinrichtung für die Antriebsmaschine einer Pume ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung nach der Gattung
des Anspruchs 1. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung sind mehrere Steuer-
und Regelgeräte notwendig, um die Antriebsmaschine so einzustellen, daß sie bezüglich
Wirtschaftlichkeit in einigermaßen optimalen Bereichen arbeitet. Der Aufwand hierfür
ist also relativ groß, Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil,
daß sie bei sehr geringem Geräteaufwand sehr energiesparend ist.
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Zeichnung Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, Die Fiuren 1,
2 und 5 zeigen Steuereinrichtungen
der eingangs genannten Art in
schematischer Darstellung, die Figuren 3, 4 und 6 Diagramme.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit 10 eine verstellbare
Pumpe bezeichnet, die von einer Antriebsmaschine 11 beliebiger Bauart angetrieben
ist. Deren Drehzahl wird durch einen Drehzah1-regler 12 bestimmt, der z. B. im Fall
eines Dieselmotors eine Einspritzpumpe mit Drehzahlregler, im Falle eines Ottomotors
eine Drosselklappe ist. Die Pumpe 10 saugt Druckmittel aus einem Behälter 13 an
und fördert es in eine Leitung 14, die zu einem ersten Steuerkreis I führt.
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In diesem Steuerkreis sind zwei gleich ausgebildete Wegeventile 15,
16 angeschlossen, wobei an das Wegeventil 16 eine von der Leitung 14 abzweigende
Leitung 17 führt. Die beiden Wegeventile haben eine Sperrstellung 1 und eine Arbeitsstellung
II, in welche letzterer jeweils im Verbraucherkanal 18, 19 symbolisch eine Meßblende
20 bzw 21 angeordnet ist. Symbolisch bedeutet, daß bei Verschieben des Wegeventils
von der Sperrstellung I in die Arbeitsstellung II die Meßblende zunehmend geöffnet
wird. In den Diagrammen nach den Figuren 2, 3 und 5 sind auf der Abszisse die Öffnung
der Meßblende und auf der Ordinate der Druckmittelstrom zum Verbraucher aufgetragen,
Vom Wegeventil 15 führt eine Leitung 22 zum einenVentilsitz 24 eines Wechselrückschlagventils
23, von dessen anderem Ventilsitz 26 eine Leitung 27 zum Wegeventil 16 führt im
Wechselrückschlagventil 23 befindet sich ein Ventilkörper 25, Vom Wechselrückschlagventil
23 führt eine Leitung 30 zum einen Ventilsitz 31 eines zweiten Wechselrückschlagventils
32, von dessen zweitem Ventilsitz 33 eine Leitung 34 zu einem zweiten Steuerkreis
II führt; im Wechselrückschlagventil
32 befindet sich ein Ventilkörper
35. Vom Wechselrückschlagventil 32 führt eine Leitung 36 in den einen Druckraum
37 eines doppeltwirkenden Stellzylinders 38, in dem ein Kolben 39 gleitend geführt
ist, welcher an einer Kolbenstange 40 befestigt ist. In den anderen Druckraum 41
dringt eine Leitung 42 ein, die von einer von der Leitung 14 ausgehenden Leitung
43 kommt. Im Druckraum 37 ist noch eine Druckfeder 44 angeordnet, die ebenfalls
auf den Kolben 39 einwirkt.
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An die Kolbenstange ist ein Hebel 46 angelenkt, der zum Drehzahlregler
12 der Antriebsmaschine 11 führt. Von der Leitung 36 zeigt eine Leitung 47 ab, die
zum einen Verstellzylinder 4O für das den Hub der Verdrängerkörper der Pumpe bestimmende
Stellglied 49 führt. Der Verstellzylinder hat zwei Druckräume 50, 51, die durch
einen Stellkolben 52 voneinander getrennt sind. Die Kolbenstange 53 des Stellkolbens
52 wirkt auf das Stellglied 49 der Pumpe.
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Die Leitung 47 mündet in den Druckraum 51, in der auch eine auf den
Stellkolben 52 einwirkende Druckfeder angeordnet ist. In den Druckraum 50 mündet
eine Leitung 55, die von der Leitung 14 ausgeht, Im Druckraum 50 herrscht somit
stets der Förderdruck der Pumpe, im Druckraum 51 der höchste Verbraucherdruck in
einem der Steuerkreise I und II, Darauf sei später noch eingegangen.
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Die Steuereinrichtung arbeitet wie folgt: Wenn sich die Wegeventile
15, 16 in Sperrstellung befinden, ist der Druckraum 51 am Verstellzylinder 48 drucklos
und der geringe, von der Pumpe 10 erzeugte Druck wirkt im Druckraum 50 und stellt
die Pumpe auf niedrigste Fördermenge ein, Diese ist gerade so groß, daß Leckverluste
ersetzt werden. Wird beispielsweise das Wegeventil 16 von seiner Neutralstellung
I
in Arbeitsstellung II geschaltet, so kann nun die Pumpe Druckmittel zum Verbraucher
fördern, Wird auch das Wegeventil 15 in seine Arbeitsstellung II gebracht, so. fließt
auch Druckmittel zum zweiten Verbraucher, Der Verbraucherdruck wirkt über die Leitungen
22 und 26 im Wechselrückschlagventil 23, Dabei wird der höhere Verbraucherdruck
ausgewählt und über die Leitung 30 zum Wechselrückschlagventil 32 fortgepflanzt.
Dieses nimmt nun, wenn am zweiten Steuerkreis ein Verbraucher mit niedrigerem Verbraucherdruck
als im Steuerkreis I angeschlossen ist, eine solche Lage ein, daß sich der Verbraucherdruck
auch in die Leitung 36 fortpflanzt. Dieser höhere der Verbraucherdrücke wirkt auch
über die Leitung 47 im Druckraum 51, wodurch nun die Pumpe auf größere Fördermenge
eingestellt wird. Über die Meßblenden 20, 21 der Wegeventile findet ein stetiger
Druckabgriff der Verbraucherdrücke statt, der die zuvorbeschriebene Auswirkung hat,
Dieser Druck gelangt über die Leitung 36 in den Druckraum 37 des Stellzylinders
38; in dessen Druckraum 41 herrscht der unmittelbare Druck hinter der Pumpe, Wenn
nun diese beschriebene Druckdifferenz 4r bei ausgestellter Pumpe 10 wegen größerem
Druckmittelverbrauch an den Verbrauchern absinkt, dann bewegt die Druckfeder 44
den Kolben 39 nach links, wodurch die Drehzahl der Antriebsmaschine durch den Drehzahlregler
vergroßert wird, Die Druckfeder 54 ist so ausgelegt, daß die Druckdifferenz o zur
Verstellung des Stellglieds 49 größer ist als die Druckdifferenz wr ~, durch die
Feder 44 zur Verstellung des Stellzylinders 38, Dadurch bleibt die Drehzahl der
Antriebsmaschine während der Verstellung der Pumpe konstant, Das hat also zur Folge,
daß bei niedriger Drehzahl der Antriebsmaschine zuerst die Pumpe voll ausgestellt
wird und erst bei weiterem Druckmittelbedarf sich die Drehzahl der Antriebsmaschine
11 vergrößert, Mit der Druckdifferenz zum an den Meßblenden 20, 2.1 wird mit einfachen
Mitteln somit die Drehzahl der Antriebsmaschine ge
steuert. In Neutralstellung
der Wegeventile 15, 16 sind die Steuerkreise I und II entlastet, und der Drehzahlregler
12 stellt die Antriebsmaschine auf Leerlauf.
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Ist an die Leitung 43 ebenfalls ein Verbraucher angeschlossen und
herrscht dort der höhere Verbraucherdruck, so wird über die Leitung 34 dieser höhere
Verbraucherdruck wiederum ùer das Wechselventil 32 in den Druckraum 37 und übé?
die Leitung 47 in den Druckraum 51 übertragen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 urterscheidet sich vom vorherigen
lediglich dadurch, daß die Pumpe - nunmehr bezeichnet mit 60 - als Konstantpumpe
ausgebildet ist und daß die Regelung des Druckmittelstroms der Pumpe durch ein Stromregelventil
61 vorgenommen wird. Alle anderen Teile sind gleich. Von der Leitung 55 zweigt eine
Steuerleitung 62 ab und führt an die eine Stirnseite des Stromregelventils, während
an dessen andere Stirnseite die Leitung 47 heranführt, auf welche Stirnseite auch
eine Reglerfeder 63 einwirkt. Die Druckdifferenz zur Steuerung des Stromregelventils
61 ist wiederum größer als die durch die Druckfeder 44 hervorgerufene Druckdifferenz
.r. , so daß der Antrieb während der Öffnungsphase des Stromregelventils wieder
auf konstanter Drehzahl bleibt. Wenn der Druckmittelbedarf an den Verbrauchern gering
ist, so wird das Stromregelventil 61 durch den nun hohen Differenzdruck in Durchflußstellung
geschaltet, so daß die Pumpe zum Tank fördert. Wenn die Druckdifferenz C an der
Meßblende 20 bzw, 2l'bei in Sperrstellung befindlichem Stromregelventil 61 wegen
größerem Druckmittelbedarf an den Verbrauchern weiter sinkt, dann bewegt die Feder
44 den Stellzylinder 38 in Richtung Drehzahlerhöhung. Wenn dagegen der Verbraucherdruck
groß geworden ist, wird das Stromregelventil in Sperrstellung gebracht, und es setzt
die oben beschriebene Drehzahlerhöhung ein.
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In den Diagrammen nach den Figuren 3 und 4 ist auf der Abszisse der
Öffnungsquerschnitt der Meßblende 20 bzw, 21 aufgetragen, auf der Ordinate der Druckmittelstrom
zum Verbraucher.
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Mit zunehmender Meßblendenöffnung steigt bei konstantem der Druckmittelstrom
zum Verbraucher linear an. Ist die Pumpe voll ausgeschwenkt bzw, das Stromregelventil
61 ganz geschlossen, so nimmt der Druckmittelstrom nicht mehr zu, und bei größer
werdender eßblende sinkt das Druckgefälle auf den Wert N: ab, Die Differenz ist
durch die Toleranzen der zugehörigen Federn 44 und 54 bedingt, Die Kennlinie des
Druckmittelstroms ist wegen dem kleineren flacher.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 unterscheidet sich von demjenigen
nach Figur 1 dadurch, daß die Wegeventile - sie tragen jetzt die Bezeichnungen 70,
71 - anders ausgebildet sind und daß die Pumpe 72 eine Konstantpumpe ohne Regelmöglichkeit
ist, Die Wegeventile 70, 71 unterscheiden sich gegenüber den Wegeventilen 15, 16
im wesentlichen dadurch, daß sie in Neutralstellung I einen Neutralumlauf 73 haben,
der von der Leitung 14 abzweigt und direkt zum Behälter 13 verläuft, Die Drehzahl
der Antriebsmaschine 13 wird bei diesem Ausführungsbeispiel erst angehoben, wenn
bei geschlossenem Neutralumlauf, d, h. also in Arbeitsstellung II der Wegeventile,
das Druckgefälle an der Meßblende 20 bzw. 21 den der Druckfeder 1414 des Stellzylinders
38 entsprechenden Wert L unterschreitet, In Neutralstellung der Wegeventile hält
der Neutralumlaufdruck (Durchflußwiderstand durch die Wegeventile) den Stellzylinder
38 in Leerlaufstellung, Im unteren Strombereich arbeitet die Einrichtung wie ein
Offenkreis-System, bei dem der Konstantstrom
mit der Neutralumlauf-Steuerkante
angedrosselt wird, während im oberen Strombereich der höhere Druck an einem Verbraucher
ausgewählt wird und über die Wechselrückschlagventile in den Druckraum 37 des Stellzylinders
38 gelangt.
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Im ersten Teil des Diagramms wird das Druckgefälle an der Meßblende
durch Schließen des Neutralumlaufs erreicht und ist abhängig vom Lastdruck. Bei
geschlossenem Neutralumlauf bleibt der Ölstrom zum Verbraucher so lange konstant,
bis sich an der Meßblende das Druckgefälle ,re einstellt, Ein weiteres Absinken
wird durch die Feder 44 im Stellzylinder verhindert, der die Antriebsdrehzahl erhöht,