DE7501056U

DE7501056U - Regeleinrichtung fuer eine pumpe

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Publication number: DE7501056U
Application number: DE7501056U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1976-07-22
Also published as: CH592817A5; GB1517644A

Description

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R.. 2 5 20

19.12.197¹* Wd/Ht

Anlage zur

Gebrauchsmusteranmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Regeleinrichtung für eine Pumpe

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe, deren den Hub der Förderelemente bestimmendes Stellglied mit Hilfe zweier druckbeaufschlagter, flächenungleicher Kolben eingestellt wird, Vielehe an etwa einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Stellglieds angreifen, mit einem von einer Reglerfeder belasteten Steuerschieber, an dessen Aussenumfang zwei Ringflächen angeordnet sind, welche über einen Steuerkanal eine Verbindung von der den flächengrößeren Kolben aufnehmenden Bohrung zur Hochdruckseite oder zur Niederdruckseite steuern, während die den anderen Kolben aufnehmende Bohrung stets mit. der Hochdruckseite beaufschlagt ist, wobei die zweite zwischen der Kochdruckseite und dem Steuerkanal angeordnete zweite Ringfläche als Drossel ausgebildet ist.

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Bei einer derartigen, bekannten Regeleinrichtung - sie ist als Druckregelung ausgebildet - hat es sich gezeigt, daß sie nicht im gesamten Regelbereich stabil arbeitet, das heißt, in der Regeleinrichtung können Schwingungen oder Übersteuerungen auftreten, welche ein genaues Regeln des Druckes beeinträchtigen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche besonders genau arbeitet, d. h., die den als Integralregler wirkenden Regler insbesondere bei schnellen Regelvorgängen stabilisiert.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß am Außenumfang des Steuerschiebers eine dritte, zwischen dem Zulauf von der Hochdruckseite und der als Drossel ausgebildeten zweiten Ringfläche gelegene Ringfläche ausgebildet ist, die ebenfalls als Drossel wirksam ist.

Auf diese Weise erhält man eine bewegte Spaltdrossel mit großem Drosselwiderstand, die aber trotzdem schmutzunempfindlich ist. Eine solche Anordnung ist für Druckregler und Mengenregler anwendbar.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Steuerschieber eine ihn teilweise durchdringende, mittige Bohrung besitzt, von der eine Querbohrung ausgeht, die außen an einer Stelle mündet, welche zwischen der zweiten und dritten F.ingf lache liegt. Hierdruch erhält man eine hydraulische Rückführung, die den Regler noch stabiler macht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Regeleinrichtung mit zugehöriger Pumpe, teils im Schnitt, teils in Ansicht;

Fig. 2 den Steuerschieber der Regeleinrichtung in und 2a zwei Ansichten;

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Fig. 3 eine Abwandlung des Steuerschiebers;

F:g. l\ eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels und ¹Ja nach der Pig. I.

In Fig. 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeichnet, die einen Rotor 11 mit darin angeordneten Verdrängerkörpern 12 besitzt, deren äußere Enden an der Innenwand eines Hubrings 13 gleiten, welcher den Kub der Verdrängerkörper und damit die Fördermenge der Pumpe bestimmt. Der Hubring 13 ist durch zwei Kolben IU, 15, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen seines Aussenumfangs anliegen, verschiebbar im Pumpengehäuse 10' zwischen zwei Führungen 10" und 10'".

Der Kolben 14 ist in einer Bohrung 16 dicht gleitend geführt und von einer Feder 17 belastet. Der Kolben 15 hat einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Kolben I¹I und ist in einer Bohrung 18 dicht gleitend geführt und ebenfalls "on einer Feder 19 belastet

Die Pumpe IO saugt über eine Saugleitung 20 Druckmittel aus einem Behälter 21 an und fördert es in eine Druckleitung 22. Die Druckleitung 22 führt über eine in ihr angeordnete, verstellbare Drossel 23 zu einem ersten Verbraucher, während eine von der Leitung 22 vor der Drossel 23 abzweigende Leitung 2¹J zu einem zweiten Verbraucher führt. Von der Leitung 22 zweigt, ebenfalls noch vor der Drossel 23, eine Steuerleitung 25 ab, die zur Bohrung 18 führt. Von derselben Stelle zweigt weiterhin eine Steuerleitung 26 ab, die zum Gehäuse 2 9 eines Druckreglers .28 führt.

Im Gehäuse 29 des Druckreglers ist eine Längsbohrung 30 ausgebildet, in der ein Steuerschieber 31 dichtgleitend geführt ist. Die Bohrung 30 hat auf der einen Seite eine Erweiterung 32, die durch eine Verschlußschraube 33 verschlossen ist. In der Verschlußschraube 33 ist eine achsgleieh zur Bohrung 30 verlaufende Bohrung 33' ausgebildet, in welcher eine Reglerfeder 3** angeordnet ist, welche über einen sich am Steuerschieber 31 abstützenden Federteller 35 anliegt. Die Vorspannung der Reglerfeder 1>k ist durch einen dichtend in der Bohrung 33 angeordneten Bolzen 36 veränder-

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bar. Der Federteller taucht mit geringem Radialspiel in die Bohrung 33' ·

An ihrem entgegengesetzen Ende besitzt die Brhrung 30 eine Erweiterung 30', welche durch eine Verschlußschraube verschlossen ist.

Etwa in den mittleren Teil der Bohrung 30 dringt eine Bohrung 38 ein, welche von einer Längsnut 38' ausgeht. Diese ist über eine Steuerleitung 39 mit der den Kolben IM aufnehmenden Bohrung 16 verbunden. Links von der Bohrung 38 mündet in die Bohrung 30 eine Bohrung 40, welche über den Steuerkanal 26 mit der Leitung 22 verbunden ist. Rechts von der Bohrung 38 mündet in die Bohrung 30 eine Bohrung Ml, von welcher ein. Kanal M2 in das drucklose Innere des Pumpengfihäuses mündet.

Der Steuerschieber 31 besitzt eine nicht durchgehende, mittige Bohrung M3, welche zur Bohrung 30' führt. Von dieser mittigen Bohrung führt eine Radialbohrung MM an die Außenwand des Steuerschiebers, und zwar in der linken Hälfte desselben. Am Außenumfang des Steuerschiebers sind drei Ringflächen M5, M6, ^h.J ausgebildet. Die Ringfläche M5 befindet sich etwas rechts von der Mündungsstelle der Querbohrung MM. Der Abstand der beiden Ringflächen M6, M7 voneinander ist nur um ein geringes größer als der Durchmesser der Bohrung 38.

Der Abstand von der Ringfläche M6 zur Ringfläche M5 ist größer als zur Ringfläche M7. Die Durchmesser der Ringflächen entsprechen dem Durchmesser der Bohrung 30, jedoch sind an den Ringflächen M5, M6 Abflachungen M8, M9 ausgebildet. Diese sind in der Fig. 2a in der Seitenansicht besonders gut zu erkennen. Die V/erkstoffabtragung für diese Flächen ist an der Ringfläche M5 größer als an der Ringfläche M6. Auf diese Weise entstehen an den Ringflächen M5, M6 Drosselspalten, wobei der Durchgangsquerschnitt an der Ringfläche M5 größer ist als der an der Ringfläche M6.

- In den Bohrung&teil 32 dringt von Äußeren des Gehäuses 29 eine Bohrung 50 ein, von welcher eine Leitung 51 zu einer Leitung 52 führt, die von der Druckleitung 22 ausgeht, und zwar von einer Stelle, welche stromabwärts der verstellbaren Drossel 23 liegt. In der Leitung

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- 5 - ^Β· 2 B ί β -^

52 ist eine Blende 53 angeordnet. Die Leitung 52 führt über ein Druckbegrenzungsventil 5^4 zum Behälter 21.

Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt: Fördert die Pumpe Druckmittel in die Druckleitung 22, so fließt dieses einerseits ungedrosselt über die Leitung 2h zum zweiten Verbraucher und über die Drossel 23 zum ersten Verbraucher. Druckmittel fließt außerdem über die Steuerleitung 25 in die Bohrung 18 und über die Steuerleitung 26 in die Bohrung MO und von dieser in die den Steuerschieber aufnehmende Bohrung 30. Es dringt von dort über die Querbohrung hh in die Längsbohrung H3 und die Bohrung 30' ein, d. h. der Steuerschieber 31 ist von der rechten Seite her durch den Systemdruck in der Leitung 22 beaufschlagt. An der Drossel 23 entsteht ein Druckabfall, und der hinter der Drossel herrschende Druck pflanzt sich über die Leitungen 52, 51 in die Bohrung 50 und in die Bohrung 32 fort, d. h. der Steuerschieber ist von der linken Seite her durch den Druck hinter der Drossel 23 beaufschlagt, außerdem durch die Kraft der Reglerfeder J>h belastet. Herrscht Gleichgewicht in der Einrichtung, so nimmt der Steuerschieber 31 eine solchle Lage ein, daß die Ringflächen¹»6, ^7 etwa symmetrisch an der Mündungsstelle der Bohrung 38 anliegen.

über die Drosselstellen bzw. Abflachungen M8, Ί9 an den Ringflächen m5, *)6 kann Druckmittel von der Hochdruckseite, d. h. der Bohrung ¹IO her in die Bohrung 38 eindringen und fließt von dieser über die Steuerleitung 39 in die den Kolben lh aufnehmende Bohrung l6. Im Gleichgewichtszustand regeln die Ringflächen 46, hl die Druckmittelzuführung zum Kolben lh derart, daß die Lage des Hubrings 13 einen Puir.penförderstrom ergibt, der dem Druckabfall an der Drossel 23 entspricht. Wird der Querschnitt der Drossel 23 verändert, z. B. verkleinert, so wird die Druckdifferenz an der Drossel größer, d. h. der Druck vor der Drossel steigt. Das hat zur Folge, daß der Druck in der Bohrung 30' ebenfalls steigt, während, der Druck in der Bohrung 30^! gleichbleibt. Als Folge davon wird der Steuerschieber 31 nach links entgegen der Kraft der Reglerfeder verschoben. Durch die

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Verschiebung gelangt die Ringfläche 47 ebenfalls nach links, so daß Druckmittel aus der Bohrung 16 über die Steuerleitung 39 und die Bohrung 38 zur Bohrung 4l und zum drucklosen Inneren des Pumpengehäuses abströmen kann, d. h. der Druck in der Bohrung 16 fällt. Da in der Bohrung 18 stets Förderdruck herrscht, verschiebt nun der Kolben 15 den Hubring 13 entgegen der am Kolben 14 herrschenden Kraft auf kleinere Exzentrizität, d. h. der Pörderstrom r Pumpe wird geringer. Dies geschieht so lange, bis die daraus resultierende Druckdifferenz an der Drossel 23 den Steuerschieber 31 wieder ins Gleichgewicht bringt. Dieser Gleichgewichtszustand ist dann erreicht, wenn die Ringflächen 46, 47 wieder etwa symmetrisch zur Bohrung 37 liegen.

Wird die Druckdifferenz an der Drossel 23 geringe·»* , so fällt der Druck vor der Drossel ab, damit auch der Druck in der Bohrung 30'. Als Folge davon wird nun der Steuerschieber durch die auf seine linke Seite wirkenden Kräfte nach rechts verschoben, worauf Druckmittel über die Steuerleitung 26, die Bohrung 40 und die Ringflächen 45, 46 in die Bohrung 38 eindringen kann. Von dort gelangt das Druckmittel in die Bohrung 16. Da die Fläche des Kolbens 14 wesentlich größer ist als die des Kolbens 15, wird nun der Hubring 13 auf größere Exzentrizität eingestellt, d. h. die Pumpe fördert nun eine größere Druckmittelmenge. Dies geschieht wieder so lange, bis die Druckdifferenz an der Drossel 23 ihren vorherigen Wert erreicht hat. Der Steuerschieber 31 wird dann wieder in Gleichgewichtslage gebracht.

Steigt der Druck am ersten und zweiten Verbraucher über den am Druckbegrenzungsventil 54 eingestellten Druck an, so öffnet dieses, und Druckmittel fließt über die Elende 53 und verursacht eine Druckdifferenz, die den Steuerschieber gegen die Kraft der Reg lerfeder 34 verschiebt. Damit wird die Bohrung 16 wieder, wie oben beschrieben, entlastet, und die Pumpe regelt auf einen Förderstrom zurück, der zur Aufrechterhaltung des Abregeldruckes erforderlich

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ist. Fällt der Druck am Verbraucher, dann schiebt die Reglerfeder den Steuerschieber wieder nach rechts. Die Ringfläche 46 stellt Verbindung von der Bohrung 40 zur Bohrung 38 und damit zur Bohrung l6 her. Der Kolben 14 stellt nun den Kubring der Pumpe auf maximales Fördervolumen ein. Diese zuletzt beschriebene Funktion bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 54 ist eine Druckregelfunktion, während die zuerst beschriebene eine Stromregelfunktion.war.

Bei derarigen Reglern ist es wichtig, daß die Geschwindigkeit des Steuerschiebers beim Abregein begrenzt wird und daß Schwingungen verhindert werden, was wesentlich ist für die Genauigkeit des Regelvorgangs. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Federteller 35 mit geringem Spiel in der Bohrung 32 angeordnet ist. Wenn sich der Steuerschieber 31 nach links bewegt, muß Druckmittel aus der Bohrung 33' über den Spalt zwischen Federteller 35 und Bohrungsaußendurchmesser verdrängt werden. Hierdurch wird die Bewegung des Steuerschieters gebremst. Eine weitere Maßnahme zur Stabilisierung, durch we-lche Eigenschwingungen desselben vermindert werden, besteht in der erfindungsgemäßen Ausbildung der Ringfläche 45 mit der dort ausgebildeten Abflachung 48. Dadurch entsteht eine der Ringfläche 46 vorgeschaltete Drossel, durch welche die Regelverstärkung beim Zuregeln herabgesetzt wird. Unter Zuregeln ist die Druckmittelzufuhr von der Bohrung 40 zur Bohrung 38 hin zu verstehen. Mit dieser Anordnung lassen sich besonders kleine Querschnitte realisieren, die außerdem den Vorteil der Schmutzunerr.pfindlichkeit besitzen.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegen die beiden Abflachungen 48, 49 an den Ringflächen 45, 46 auf einer Geraden unter einem Winkelet zur Längsachse des Steuerschiebers.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist an einer entsprechenden Ringfläche 45' eines Steuerschiebers 31' eine Abflachung 48' ausgebildet.

Das AusfUhrungsbeispiel nach der Fig. 4 ist eine Abwandlung desjenigen nach der Fig. 1. Es besteht im wesentlichen aus denselben

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Teilen wie oben beschrieben, jedoch mit geringfügigen Unterschieden am Steuerschieber. Dieser ist mit 56 bezeichnet und besitzt wiederum etwa in derselben räumlichen Anordnung drei Ringflächen 57, 58, 59, wovon die Ringflächen 57, 58 wiederum als Drosseln ausgebildet sind, entweder durch etwas geringeren Durchmesser gegenüber der den Steuerschieber aufnehmenden Bohrung oder wieder durch Abflachungen, wie oben beschrieben. Der Unterschied besteht nun darin, daß die von der Längsbohrung 60 ausgehende Querbohrung 6l zwischen den Ringflächen 57 und 58 mündet. Außerdem ist in der Bohrung 38 eine feste Drossel 62 angeordnet. Damit wird folgendes erreicht: Wegen der Trägheitskräfte und der Reibungswiderstilnde an den Kolben 14, 15 und am Hubring 13 fällt der Druck in der Bohrung 18 und demzufolge auch der zwischen den Ringflächen 57, 58 entnommene Meßdruck. Dieser Meßdruck fällt also, bevor der Förderstrom und als Folge davon der Förderdruck der Pumpe abfällt. Dadurch wird dem übersteuern und der Instabilität entgegengewirkt. Der Regler arbeitet stabiler.

Mit der Drossel 62, über welche der Druckmittelstrom fließt, wird die beschriebene Wirkung noch verstärkt. Der Meßdruck fällt während des Rückstellens der Pumpe als Folge des Druckabfalls in der Drossel 62 noch stärker ab. Die Ringfläche 45, bzw. 57 ist als Spaltdrossel ausgebildet und hat die Funktion eines RC-Gliedes. R bedeutet hier hydraulischen Widerstand, C hydraulische Kapazität. Soll die Dämpfung ausreichend stark sein, so müssen das RC-Glied und die Zeitkonstante T = RC groß sein. Für einen großen Widerstand R ist eine sehr enge Drossel notwendig. Diese wird erfindungsgemäiä durch die Ringflächen 45, 57 dargestellt, welche gleichzeitig schmutzunempfindlich sind, da sie gegenüber der Wand der Steuerschieber-Bohrung eine große Spaltlänge besitzen und da eventuell vorhandene Schmutzteilchen durch die Bewegung des Steuerschiebers abgestreift werden.

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Claims

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Ansprüche

1. Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe, deren den Hub der Förderelemente bestimmendes Stellglied mit Hilfe zweier druckbeaufschlagter, flächenungleicher Kolben eingestellt wird, welche an etwa einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Stellglieds angreifen, mit einem von einer Reglerfeder belasteten Steuerschieber, an dessen Außenumfang zwei Ringflächen angeordnet sind, welche über einen Steuerkanal eine Verbindung von der den flächengrößeren Kolben aufnehmenden Bohrung zur Hochdruckseite oder zu? Niederdruckseite steuern, während die den anderen Kolben aufnehmende Bohrung stets von der Hochdruckseite beaufschlagt ist, wobei die zweite zwischen der Hochdruckseite und dem Steuerkanal angeordnete Ringfläche als Drossel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Steuerschiebers (3D eine dritte, zwischen dem Zulauf (40) von der Hochdruckseite (22) und der als Drossel ausgebildeten zweiten Ringfläche (46) gelegene Ringfläche (45) ausgebildet ist, die ebenfalls als Drossel wirksam ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ringfläche (45) einen größeren Durchflußquerschnitt bildet als die zweite Ringfläche (46).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselquerschnitte durch Abflachungen (48, 49) an der zweiten und dritten Ringfläche (45, 46) gebildet sind, und daß diese Abflachungen unter einem spitzen Winkele^ zur

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Steuerschieberachse liegen.

¹I. Einrichtung, nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt der dritten Ringfläche dadurch gebildet ist, daß der Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der den Steuerschieber (3D aufnehmenden Bohrung (30).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (31) eine ihn teilweise durchdringende mittige Bohrung (Ί3) besitzt, von der eine Querbohrung (6l) ausgeht, die außen am Steuerschieber an einer Stelle mündet, welche zwischen der zweiten (57) und der dritten Ringfläche (58) liegt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5_S dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerfeaer (3¹O auf den Steuerschieber (3D über einen runden Federteller (45) einwirkt, der mit geringem Spiel in einer druckmittelgefüllten, auch die Reglerfeder (3¹O aufnehmenden Bohrung (33') geführt ist..

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkanal (37) von der den Steuerschieber aufnehmenden Bohrung (30) zu der den flächengröberen Kolben aufnehmenden Bohrung (16) eine Drossel (38) angeordnet ist. /ι

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