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Steuerung für Flüssigkeitspumpen Das Einstellen der Fördermenge von
Flüssigkeitspumpen erfolgt bekanntlich so, daß der Zylinderkörper durch ein Verstellglied
auf kleineren oder größeren Hub eingestellt wird. Dieses Verstellglied wird in der
Regel nicht von Hand eingestellt, da der auf das Verstellglied einwirkende Reaktionsdruck
bei größeren Pumpen zu hoch ist. Oft wird an solche Regelung auch die bestimmte
Bedingung geknüpft, daß mit zunehmendem Druck der Betriebsflüssigkeit der Hub und
damit die Liefermenge der Pumpe in :einem bestimmten Verhältnis abnimmt. Dias gilt
insbesondere für solche Pumpen, die zum Antrieb von Pressen dienen. Bei diesen Pumpen
ist es also notwendig, das Verstellglied mit einer selbsttätig wirkenden Regeleinrichtung
zu verbinden. Solche Regelungen sind allgemein unter der Bezeichnung Nullhubregelung
be,-kannt. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um einen gegen das Verstellglied
der Pumpe wirkenden Verstellkolben, der ständig von denn aus der Pumpe geförderten
Druckmittel beaufschlagt wird. Der Kolben wirkt gleichzeitig gegen eine andere Kraft,
z. B. Federkraft, durch welche bei abnehmendem Flüssigkeitsdruck das Verstellglied
der Pumpe wieder auf größte Liefermenge zurückverstellt wird, d. h. auf größten
Hub der Pumpe.
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Aus verschiedenen Gründen ist es aber zweckmäßig, bei größeren Pumpen
den Regelkolben auf einen Servomotor einwirken zu lassen, der durch einen kleinen
vom Regelkolben unmittelbar oder z. B. mittelbar über einen Hebel verstellten Versteuerkolben
gesteuert wird. Der Kolben des Servomotors folgt hierbei den Bewegungen des Vorsteuerkolbens
nach. Servomotoren dieser Art
werden von einer besonderen Hilfsdruckquelle
aus mit Betriebsöl versorgt, -so z. B: von einer Zahnradpumpe aus.
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S 0 : Iche Steueranlagen haben jedoch bei Nulihubregelung
einen bisher, nicht erkannten Nachteil. Bei einem plötzlich auftretenden Druckstoß
in der Druckleitung der Hauptpumpe (z. B. verursacht durch Aufsetzen des Kolbens
einer Presse auf das Werkstück) wird das Abströmen des Druckmittels aus der Druckleitung
verhindert. Hierdurch wächst der Flüssigkeitsdruck bedeutend an, wodurch die auf
das Verstellglied der Pumpe wirkende Reaktionskraft und damit auch die notwendigen
Verstellkräfte entsprechend schlagartig zunehmen: Die bisher bekannten :Servomotoren
(mit Versorgung aus einer Hilfspumpe) genügen den zu stellenden Anforderungen hinsichtlich
Verstellkraft und Verstellgeschwindigkeit (Beschleunigung) nicht. 'Die stoßartig
auftretenden öldrücke gefährden bei, an sich schon hohen Arbeitsdrücken die Lebensdauer
der Anlage, insbesondere der Rohrleitungen. Es wird nämlich noch eine gewisse Menge
Druckflüssigkeit gefördert, bevor die Pumpe auf den Hub Null eingestellt worden
ist, denn es vergeht immer eine lvenn noch so kurze Zeit zum Zurückstellen der Pumpe.
Das Zurückregeln der Fördermenge muß hierbei um so schneller erfolgen, je größer
die Pumpe ist, weil die von der Pumpe noch geförderte, Flüssigkeitsmenge keinen
Ausweg findet und daher über ein hoch vorgespanntes Sicherheitsventil abströmen
muß. Auch ein solches Sicherheitsventil verlangt eine bestimmte Zeit bis zur vollständigen
öffnung, da die Kolben der Ventile für größere Durchflußleistungen groß dimensioniert
sind und entsprechend schwere Federn erfordern. Eine solche Ausweichmöglichkeit
für das Druckmittel bieten die bekannten ,Steueranlagen nicht. Es muß also, mit
zunehmender Pumpengröße notwendiger werdend, eine solche Ausweichmöglichkeit geschaffen
werden.
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Der wesentliche Erfindungsgedanke, besteht nun darin. die in der Zeit
vom Beginn der Verstellung his zum Ende der Verstellung (also bis zum Erreichen
des Hubes Null) geförderte hochgespannte Flüssigkeitsmenge in den Servomotor als
Ausweichraum der Pumpenverstelleinrichtung abzuleiten, wo sie dazu benutzt werden
kann, die Büschleunigung des Verstellgliedes der Pumpe zu erhöhen und dadurch die
Zeit für die Verstellung der Pumpe abzukürzen. Erfindungsgemäß wird daher der Servomotor
nicht mehr von einer Hilfspumpe mit niedrigem Förderdruck gespeist, sondern mit
der Druckleitung der zu riegelnden Hauptpumpe verbunden, derart, daß der Kolben
des Servomotors stets von dem unter dem jeweilig hohen Betriebsdruck stehenden Fördermittel
beaufschlagt wird.
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Es ist also Sinn der Erfindung, für das während des Regelvorganges
noch in der Hauptpumpe nachgeförderte Druckmittel einen Ausweichraum zu schaffen,
der an das bisherige Leitungssystem zusätzlich angeschlossen wird, und das in diesem
Zusatzraum ausweichende Druckmittel gleichzeitig zur Erhöhung der Beschleunigung
des Verstellgliedes der Hauptpumpe zu benutzen, um die Zeit für die Verstellung
der Pumpe abzukürzen.
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Bei plötzlichem Abschluß der Hauptdruckleitung fließt die gesamte,
von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge in den Vorsteuerzylinder der Nullhubverstellung
und nach deren Ansprechen in den Ausweichzylinder des, Servomotors. Der hohe Druck
übt auf den Kolben des Servomotors eine hohe Kraft aus und bewirkt eine beschleunigte
Verstellung desselben. Der kleine Nullhubkolben der Vorsteuerung benötigt zu seiner
Verstellung und Beschleunigung nur geringe .,Kräfte (Drücke) und Zeiten, so daß
die Verzögerung unerheblich ist.
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In der Zeichnung ist eine Pumpenanlage mit der neuen Verstelleinrichtung
in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
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An die Pumpe i ist seitlich der Zylinder 2 angeflanscht, in welchem
der Steuerkolben 3 eingelagert ist. Dieser Kolben ist mit dem Schlitten 4 der Pump-.
durch den :Schaft 5 verbunden. In der Mitte des Kolbens befindet sich der Vorsteuerschieber
6, dessen Bewegungen der Kolben 3 nachfolgt. In einem zweiten Steuerzylinder 7 ist
der sogenannte N ullhubkolben 8 eingelagert, der ständig von dem Druckmittel beaufschlagt
wird, das von der Pumpe i in die Leitung 9 gefördert wird. Der Kolben 8 ist mit
einem Federkolben io verbunden, der gegen eine im Federgehäuse i i untergebrachte
Feder 12 anliegt. Das Einstellen der Federspannung erfolgt durch eine mit dem Handrad
13 versehene Schraube 14. Der Nullhubkolben und der Vorsteuerschileber sind durch
einen Schwinghebel 15 miteinander verbunden, der auf dem Bolzen 16 gelagert ist.
Der Hebel ist mit mehreren Stelllöchern versehen, die ein verschiedenes Einstellen
des Bolzens. ermöglichen.
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Die Hochdruckpumpe ist über dem Ölbehälter 17 angeordnet und saugt
aus diesem das 01 durch die Leitung 18 an und fördert es in die Druckleitung g.
In der Druckleitung ist der Umsteuerschieber i9 angeordnet, der das Kurzschließen
der Pumpe ermöglicht, wenn die Arbeitsvorrichtung (Presse) abgeschaltet "werden
soll. Das Drucköl fließt dann durch die Rohrleitung 2o in den Behälter zurück. Bei,
Antrieb der Arbeitsvorrichtung durch die Pumpe erfolgt der Rückfluß des öles durch
die Leitung 21. An die Leitung 9 ist das S;icherheitsventil22 angeschlossen, das
auf einen bestimmten Druck anspricht und bei Überschreiten dieses Druckes das öl
durch die Leitung 23 abfließen läßt. Der Zylinder des Nullhubkolbens 8 ist durch
die Leitung 24 mit der Druckleitung 9 verbunden. Eine an die Druckleitung 24 angeschlossene
Zweigleitung 25 führt in den Zylinder :2 des Servomotors. Der Ablauf des Steueröles
aus idiesem Zylinder erfolgt durch das Abflußrohr 26. Eine Zahnradpumpe 27 ist als
Hilfspumpe zusätzlich vorgesehen. Diese Pumpe fördert das Druckmittel aus dem Behälter
17 durch die Rohrleitung 2$ und drückt es durch die Leitung 29 in die Druckleitung
24. In der Leitung 29 ist ein Rückschlagv entil 3.o angeordnet, das bei Förderung
durch die Hauptpumpe i zugehalten
wird, so daß dann die Leitung
29 abgesperrt bleibt. Das von der Zahnradpumpe geförderte 01 fließt bei zugehaltenem
Ventil 3o durch die Leitung 31 über das überströmventil 32 ab.
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Bei Drosselung der Hauptleitung 9 (sei es z. B. bei Auftreffen des,
Pressenkolbens auf das Werkstück) tritt sofort eine Druckerhöhung auf, die sich
auch auf das in der Steuerleitung 24 befindliche Druckmittel überträgt. Der Kolben
8 wird daher gegen den Druck der Feder 12 in Pfeilrichtung verschoben. Durch Einwirkung
des :Schwinghebels 15 wird gleichzeitig der Vorsteuerkolben 6 in entgegengesetzte
Richtung verstellt, durch dessen Steuerkanten sofort die Zuflußkanäle innerhalb
des Kolbens. 3 freigegeben werden, so daß das Drucköl aus der Leitung 25 auf die
linke Seite des Kolbens 3 fließen kann. Der links von Kolben 3 befindliche Zylinderraum
dient in diesem Falle gleichzeitig als Ausweichraum für das nach Abschluß der Hauptdruckleitung
von der noch ungedrosselten Pumpe weitengeförderte Druckmittel. Der Nachfolgekolben
3 wird durch das, von der Hauptpumpe unter dem hohen Betriebsdruck in den Zylinder
2 geförderte 01 in sehr kurzer Zeit nach rechts gesteuert, wobei auch die
Pumpe i in die Nullhubstellung gelangt. Die Größe des Ausweichraumes, d. h. also
die Größe des Zylinders 2, kann beliebig groß gewählt werden, da die dort einwirkenden
Kräfte nicht an d.ie Ausführung irgendeiner Feder oder einer sonstigen Rückstelleinrichtung
:gebunden sind. Hierdurch ist es möglich, z. B. gegenüber den bisher üblichen Ausführungen
den zehnfachen Raum als Ausweichraum anzuwenden, d. h. also, bei sonst gleichem
Verstellhub, den mehr als zehnfachen Querschnitt des Ausweichzylinders.
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Die von der Hauptpumpe für die Verstelleinrichtung gelieferte Olmenge
ist so groß, daß sich die Anwendung einer besonderen Hilfspumpe erübrigt. Trotzdem
muß eine solche Hilfspumpe kleiner Abmessung verwendet werden, wenn bei der Schaltung
die Möglichkeit besteht, daß die Hauptpumpe drucklos fördert, d. h. daß die Druckflüssigkeit
aus der Druckleitung frei in den Ablauf zurückfließen kann, denn in diesem Fall
könnte man die Hauptpumpe unter Anwendung der Vors:tenerung nicht verstellen, da
der Hauptkreislauf nicht unter Druck ,steht. Zu diesem Zweck dient daher die kleine
Zahnradpumpe 27, die einen zusätzlichen Strom des 'Steuermittels von niedrigem Druck
in die Steuerleitung24 drückt, wobei ein Überströmen in die Hauptleitung 9 durch
ein Rückschlagventil 33 verhindert wird. An Stelle der Zahnradpumpe ließe sich auch
eine kleine Flüssigkeitspumpe mit verstellbarem Hub und selbsttätiger Nullhubregelung
verwenden, @so daß deren Fördermenge bei Förderung der Hauptpumpe und bei zugehaltenem
Rückschlagventil 3o selbsttätig annähernd auf Null abgedrosselt wird.
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Um die gleiche Verstelleinrichtung für verschiedene Pumpentypen verwenden
zu können (unter Anwendung der gleichen Feder und der gleichen Vors:teuereinrichtung),
ist der Gelenkpunkt des Hebels 15 verstellbar eingerichtet. Der Hebel ist zu diesem
Zweck mit mehreren Stiellöchern versehen, d,ie ein einfaches Umstecken des Bolzens
16 ermöglichen.