DE802303C - Regelbares Pumpenaggregat mit Differentialwirkung - Google Patents

Description

• Regelbares Pumpenaggregat mit Differentialwirkung Für den hydraulischen Antrieb von Maschinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen, für deren Bewegungen eine veränderliche Geschwindigkeit verlangt wird, sind bisher nachstehende Reguliermethoden bekannt und in Benutzung gewesen.
• i. Pumpen mit konstanter Fördermenge: Die Regelung erfolgt durch Drosselung der geförderten Flüssigkeit, wobei durch Druckerhöhung und ungenutzten Ablauf einer mehr oder weniger großen Teilmenge über ein Überlaufventil die nutzbare Flüssigkeitsmenge verringert wird. Nachteile dieses Verfahrens sind, besonders bei langsamen Bewegungen, also bei geringer Arbeitsleistung, das Ansteigen von Druck, Erwärmung, Schlupf und Kraftbedarf. Außerdem treten bei Änderungen des Widerstandes in der Druckleitung auch Änderungen der Fördermenge ein, da sich die Überlaufmenge ebenfalls ändert. Dies ist häufig unerwünscht und sogar schädlich.
• 2. Pumpen mit regelbarer Drehzahl: Nachteilig ist diese Anordnung beim Herunterregeln auf sehr kleine Fördermengen. Da Drehzahl und Förderleistung proportional sind, treten hierbei sehr geringe Geschwindigkeiten der bewegten Pumpenteile auf. Dadurch entstehen starker Schlupf, ungleichmäßige Förderung und schlechter Wirkungsgrad.
• 3. Pumpen mit regelbarem Hub bzw. regelbarer Exzentrizität: Ihre Nachteile sind komplizierter Aufbau, hohe Arbeitsdrücke, ungünstiger Wirkungsgrad, größere Fertigungskosten. Ihre Wirtschaftlichkeit ist erst bei größeren Leistungen gegeben.
• Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile Gier unter r. bis 3. genannten Einrichtungen durch Kombinierung von zwei oder mehr abhängig oder unabhängig voneinander in ihrer Förderleistung regelbaren Einrichtungen, wie Pumpen, Förderschnecken oder anderen Förderelementen. Die Nachteile der unter 2. genannten Einrichtungen werden dadurch vermieden, daß die einzelnen Förderelemente so zusammen arbeiten, daß die resultierende Flüssigkeitsmenge gleich der Differenz der einzelnen Fördermengen ist. Die ungenutzt abfließenden Flüssigkeitsmengen werden drucklos ohne Verwendung von Überlaufventilen zurückgeführt. Die wirksamen Mengen dagegen können bis auf Null und sogar darüber hinaus wieder bis zur vollen Menge, jedoch in umgekehrter Förderrichtung eingestellt werden, ohne daß irgendein Element seine Laufrichtung ändert und ohne daß geringe Geschwindigkeiten bei den jeweils fördernden Ele-@nenten auftreten. Dadurch. ist selbst bei den geringsten Fördermengen ein Ansteigen von Druck, Schlupf, Ungleichförmigkeit, Erwärmung und Kraftbedarf vermieden. Der Kraftbedarf nimmt sogar ab, da die rückfördernden Elemente von Druckflüssigkeit beaufschlagt werden und ohne Gegendruck arbeiten, daher als Motoren wirken. Bei der Förderleistung Null ist nur die Reibungs-und Leerlaufleistung zu decken.
• Eine der möglichen Ausführungsformen der Erfindung ist in den Abb. i und 2 schematisch dargestellt: Von einem Motor a. wird mit konstanter Drehzahl ein Förderelement, hier eine ZahnradpumpePl, angetrieben. Gleichzeitig wird über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe beliebiger Bauart, hier ein Reibkonusgetriebe mit den Konen b und c sowie der Reibrolle d, eine zweite, in diesem Falle gleich große Pumpe P2 angetrieben. Beide Pumpen arbeiten in gleichem Drehsinne. Ein Rohranschluß e verbindet Druckstutzen von P1 mit dem Saugstutzen von P2. Desgleichen wird der Saugstutzen von P1 mit dem Druckstutzen von P2 im Rohranschluß f vereinigt. Bei dieser Anordnung ergeben sich folgende Verhältnisse: Reibrolle d in Stellung I: Pumpe P2 steht praktisch still. Pumpe P1 fördert ihre volle, konstante Menge Q1 von f durch den Rohrstrang g nach e. In dem Strang 1a findet kein Fluß statt (s. auch Diagramm Abb.3).
• Reibrolle d in Stellung 1I: Pumpe P1 fördert nach wie vor die Menge Q1. Jedoch führt jetzt Pumpe P2 von dieser Menge einen Teil Q2 über h zurück; d. h. bei e tritt weniger Flüssigkeit aus (Ql-Q2), und bei f wird nur diese verminderte 'Menge angesaugt.
• Reibrolle d in Stellung III: P1 führt noch immer Q1. Die Förderung von P2 ist aber ebenfalls auf Q2-Q1 gestiegen. P2 fördert also alles zurück, was P1 angesaugt hat. Somit findet ein druckloser Flüssigkeitskreislauf statt, und zwar innerhalb der Rohrzweige g und h: bei f wird nichts angesaugt, und bei e tritt nichts aus.
• Die Vorteile der Erfindung sind also offensichtlich. \\'ährend bei den bisher bekannten Einrichtungen nach 1. und 2. die Einstellung kleiner Fördermengen sehr unstabil wird, leibt, bei der neuen Arbeitsweise die jeweils eingestellte Fördermenge unverändert. Sie ist nicht mehr abhängig von dem Arbeitsdruck, selbst dann nicht, wenn sich derselbe durch Belastungsschwankungen ändert. Gerade bei den sonst ungünstigen und schwierig einzustellenden Fördermengen laufen beide Pumpen mit den günstigsten Drehzahlen. Die geringen Drehzahlen der Pumpe P2 in der Nähe der Reibrollenstellung I ist bedeutungslos, da hier die Förderung durch P1 erfolgt, und zwar ebenfalls bei den günstigsten Drehzahlen.
• Soll über Null hinaus jetzt in umgekehrter Richtung gefördert werden, was besonders bei geschlossenen Kreisläufen und bei Umkehrgetrieben erwünscht ist, so kann z. B. die Pumpe P2 für eine größere, etwa die doppelte Förderleistung vorgesehen werden. Dies kann entweder durch Verlegung des Drehzahlbereiches oder aber durch Wahl einer größeren Pumpentype geschehen. Das Diagramm Abb. q. läßt erkennen, daß dann die Fördermenge Null (Q2 -Q,) schon bei Stellung II der Reibrolle d erreicht wird. Auch hier wieder arbeiten beide Pumpen mit den günstigsten Drehzahlen. Bei einer weiteren Verschiebung der Rolle d auf Stellung III zu wird Q2 größer als Q1. Die Pumpe P2 will also mehr Flüssigkeit zurückführen, als P1 ansaugt. Das bedeutet, daß von e über h die Menge Q2 _Q1 nach f gefördert wird. Die Förderrichtung kehrt sich also um, ohne daß ein Drehrichtungswechsel im Aggregat eintritt.
• Von den vielen möglichen Ausführungsformen der Erfindung sei noch die Mehrfachregelung angeführt. Abb. 5 und 6 zeigen in ihrer Wirkungsweise gleichartige Anordnungen und unterscheiden sich nur dadurch, daß bei Abb. 5 ein Reibkonusgetriebe und bei Abb.6 ein Reibscheibenantrieb verwendet wird. Es können jedoch auch andere Regelgetriebe mit gleichem Erfolg benutzt werden.
• Der Vorteil dieser symmetrischen Anordnung besteht darin, daß die beiden Regulierorgane, hier die Reibrollen, abhängig voneinander betätigt werden können. Bei Abb.5 geschieht dies durch Handrad il oder 1 2 in Verbindung mit den Kegelrädern i. Bei Abb. 6 wird die Verstellung der Reibrollen durch die gemeinsame Gewindespindel k am Handrad m vorgenommen. Hierbei ergeben sich, wie aus Abb. 7 ersichtlich ist, zwei symmetrische Kurven für die Fördermengen Q1 und Q2, und die resultierende Fördermenge Ql-Q2 ändert sich, wie Abb.8 zeigt, linear mit dem Weg der Verstellorgane, was in vielen Fällen erwünscht ist oder sogar gefordert wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRCCHE: i. Regelbares Pumpenaggregat, bestehend aus zwei oder mehr Förderelementen bekannter Bauart, wie Pumpen, Förderschnecken usw., in Verbindung mit Regeleinrichtungen, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei der sich die resultierende Fördermenge als Differenz aus den Einzelfördermengen ergibt, so daß bei einer Herunterregelung bis :ur Fördermenge Null ungünstige Förderverhältnisse durch geringe Geschwindigkeiten der bewegten Teile vermieden werden und ohne daß eine Drosselung und damit eine Erhöhung von Druck, Erwärmung, Schlupf und Kraftbedarf eintritt.
2. 2. Regelbares Pumpenaggregat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderbereiche der einzelnen Förderelemente so dimensioniert werden, daß die resultierende Flüssigkeitsmenge ohne Bewegungsumkehr im Aggregat über Null hinaus in umgekehrter Richtung gefördert wird, so daß das Aggregat gleichzeitig als Umsteuergetriebe verwendbar ist.
3. 3. Ausführungsform des Aggregats nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (P,) mit konstanter Fördermenge und eine Pumpe (P2) mit durch ein Regelgetriebe bekannter Bauart (b, c, d) veränderlicher Fördermenge Verwendung finden (Abb. i und 2) und so dimensioniert werden, daß sie selbst bei der kleinsten resultierenden Fördermenge mit normalen Drehzahlen und bei günstigsten Förderverhältnissen arbeiten. d. Ausführungsform des Aggregats nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelbarer Doppelantrieb (Abb.5 und 6) zwei Förderelemente (P1 und P2) gleichzeitig und gegenläufig steuert; über (1i) oder (l2) und (i) bei Abb. 5 und über (m) und (k) bei Abb. 6, so daß sich eine lineare Abhängigkeit der resultierenden Fördermenge vom Weg der Verstellorgane ergibt (Diagramme Abb. 7 und 8).