EP0093916A1 - Control apparatus for a variable displacement pump - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- F04B49/08—Regulating by delivery pressure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2201/00—Pump parameters
- F04B2201/12—Parameters of driving or driven means
- F04B2201/1203—Power on the axis
Definitions
- the invention relates to a control device according to the type of the main claim.
- the stroke volume of the pump changes linearly with this pressure within a certain range of the control pressure.
- the design can be done with a positive or negative gradient, i. H. the stroke volume increases or decreases with increasing control pressure.
- Such a device has the disadvantage that the machine driving the pump can be overloaded.
- the device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that with it, depending on the working pressure Control pressure is formed so that the product of the stroke volume times the working pressure of the pump remains constant. For constant drive speed, this means constant power on the drive machine. This cannot be overloaded. It is essential that the device according to the invention generates an exact performance hyperbole and allows a simple change in the selected performance level.
- control pressure does not have to be generated by an auxiliary pump, but can be obtained directly from the working pressure of the pump.
- FIG. 1 shows a first exemplary embodiment in a schematic representation
- FIG. 2 shows a diagram
- FIG. 3 shows a second exemplary embodiment
- FIG. 4 shows a second diagram
- FIG. 5 shows a third exemplary embodiment again in a schematic representation.
- 10 denotes an adjustable pump, the stroke ring 11 of which can be adjusted by means of a pressurized actuating piston 12 against a counterforce 13 for the purpose of changing the stroke of the pistons.
- the control piston 12 receiving bore 14 opens a line 15 which comes from a valve 16.
- the valve 16 is symbolically represented as a 3/3-way valve which has smooth or continuous transitions between the individual switching positions I-III. This is symbolically represented by the two parallel lines.
- a line 18 branches off from line 15 and leads to the left end A of the valve spool. This is articulated on a lever 20 via a rod 19 or a plunger.
- a line 23 leads to the valve 16 of this line 24 to a container 25 'between lines 23 and 24, a pressure limiting valve 26' is arranged.
- the lever 20 is pivotable about a pivot point 25 '.
- the position of the pivot point is predetermined by a roller 27 arranged on a piston rod 26.
- the piston 28 connected to the piston rod 26 is guided in a cylinder 29 and is acted upon by the working pressure of the pump 10 against the force of a spring 31 via a line 30.
- a control process looks like this: If, for example, the working pressure p rises at a certain stroke volume of the pump 10, the piston 28 is displaced against the force of the spring 31 and the lever arm b becomes larger. This means that the left-turning moment A times p st times b increases and outweighs the right-turning moment F 1 times a.
- the lever 20 now pivots counterclockwise about the pivot point 25 ', as a result of which the valve 16 is moved from its neutral position II into the working position I. This allows pressure medium to flow out of the bore 14 to the container 25.
- the spring 13 then adjusts the pump to a lower delivery rate, namely until the right-hand turning moment due to the decreasing pressure p st the lever 20 and thus that Brings valve 16 back to its previous position.
- the valve 16 acts as a pressure reducing valve with a continuous transition between the blocking position and the working positions I and III.
- the pressure Ph generated by the auxiliary pump 22 is converted by the valve into the pressure Pst - see the formulas above.
- the pump 10 is set so that the product of the delivery volume and working pressure is always constant, i. H. these values form an exact hyperbola.
- the force F 2 on the lever arm b which corresponds to p o , causes the pump to be released only at a certain pressure, e.g. B. 10 bar (preload of the spring 13); the moment F 2 times b has no influence on the further function.
- the exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 in that the controller interacts with a pump whose stroke volume decreases with increasing control pressure - see FIG. 4. This necessitates minor changes in the control device - in the same parts as before the same digits.
- the change essentially consists only in the fact that the lever 20 is now constructed with one arm, specifically in that the pivot point 25 'lies below the effective direction of the forces F 2 and A times p st , and that the force F 2 is also greater than the force A times p st , otherwise the lever 20 would lift off the roller 27.
- the auxiliary pressure is not generated by an auxiliary pump, but is branched off by the adjustable pump 10.
- control pressure p st and spring force F 2 can also act on the control valve 16 from the other side.
- the power level can be changed in a simple manner by changing the preload of the springs F (choice of the power hyperbola).
- F 2 takes into account the value p 1 (see FIG. 4) of the pump characteristic.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten druckproportional verstellbaren Pumpe ändert sich innerhalb eines bestimmten Bereiches des Steuerdrucks das Hubvolumen der Pumpe linear mit diesem Druck. Die Auslegung kann mit positivem oder negativem Gradienten erfolgen, d. h. bei steigendem Steuerdruck wird das Hubvolumen größer oder kleiner. Eine derartige Einrichtung hat den Nachteil, daß die die Pumpe antreibende Maschine überlastet werden kann.The invention relates to a control device according to the type of the main claim. In such a known pressure-proportionally adjustable pump, the stroke volume of the pump changes linearly with this pressure within a certain range of the control pressure. The design can be done with a positive or negative gradient, i. H. the stroke volume increases or decreases with increasing control pressure. Such a device has the disadvantage that the machine driving the pump can be overloaded.
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mit ihr in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck der Steuerdruck jeweils so gebildet wird, daß das Produkt aus Hubvolumen mal Arbeitsdruck der Pumpe konstant bleibt. Für konstante Antriebsdrehzahl bedeutet dies konstante Leistung an der Antriebsmaschine. Diese kann damit nicht überlastet werden. Wesentlich ist, daß die erfindungsgemäße Einrichtung eine exakte Leistungshyperbel erzeugt und eine einfache Veränderung des gewählten Leistungsniveaus erlaubt.The device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that with it, depending on the working pressure Control pressure is formed so that the product of the stroke volume times the working pressure of the pump remains constant. For constant drive speed, this means constant power on the drive machine. This cannot be overloaded. It is essential that the device according to the invention generates an exact performance hyperbole and allows a simple change in the selected performance level.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. So kann es vorteilhaft sein, wenn der Steuerdruck nicht über eine Hilfspumpe erzeugt werden muß, sondern direkt aus dem Arbeitsdruck der Pumpe gewonnen werden kann.Advantageous further developments and improvements of the features specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. So it can be advantageous if the control pressure does not have to be generated by an auxiliary pump, but can be obtained directly from the working pressure of the pump.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung, Figur 2 ein Diagramm, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel, Figur 4 ein zweites Diagramm, Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel wiederum in schematischer Darstellung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a first exemplary embodiment in a schematic representation, FIG. 2 shows a diagram, FIG. 3 shows a second exemplary embodiment, FIG. 4 shows a second diagram, and FIG. 5 shows a third exemplary embodiment again in a schematic representation.
In Figur 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeichnet, deren Hubring 11 mittels eines druckbeaufschlagten Stellkolbens 12 entgegen einer Gegenkraft 13 zwecks Hubver- änderung der Kolben verstellbar ist. In die den Stellkolben 12 aufnehmende Bohrung 14 mündet eine Leitung 15, die von einem Ventil 16 herkommt. Das Ventil 16 ist symbolisch als 3/3-Wegeventil dargestellt, das zwischen den einzelnen Schaltstellungen I-III fließende oder stetige Übergänge aufweist. Dies ist symbolisch durch die zwei parallel verlaufenden Linien dargestellt.In FIG. 1, 10 denotes an adjustable pump, the stroke ring 11 of which can be adjusted by means of a pressurized actuating
Von der Leitung 15 zweigt eine Leitung 18 ab, die zur linken Stirnseite A des Ventilschiebers führt. Dieser ist über eine Stange 19 oder einen Stößel an einem Hebel 20 angelenkt.A
Von einer Hilfspumpe 22 führt eine Leitung 23 zum Ventil 16, von diesem eine Leitung 24 zu einem Behälter 25.' Zwischen den Leitungen 23 und 24 ist ein Druckbegrenzungsventil 26' angeordnet.From an
Der Hebel 20 ist um einen Schwenkpunkt 25'schwenkbar. Die Lage des Schwenkpunkts wird vorgegeben durch eine an einer Kolbenstange 26 angeordneten Rolle 27. Der mit der Kolbenstange 26 verbundene Kolben 28 ist in einem Zylinder 29 geführt und über eine Leitung 30 vom Arbeitsdruck der Pumpe 10 entgegen der Kraft einer Feder 31 beaufschlagt.The
Am Hebel 20 greift über einen stets konstanten Hebelarm a eine Feder 33 an; deren Vorspannung ist veränderbar. Bei einer bestimmten, konstant gehaltenen Federvorspannung übt sie über den Hebelarm a ein konstantes (rechtsdrehendes) Drehmoment auf den Hebel 20 aus. Diesem wirkt ein linksdrehendes Drehmoment entgegen, bestehend aus der Kraft A mal pst mal dem Hebelarm b (= p mal cf), wobei p t der Steuerdruck am Ausgang des Ventils 16 ist, p der Arbeitsdruck der Pumpe 10, c die Wirkfläche des Kolbens 28 geteilt durch die Federkonstante.der Feder 21.A
Der Kraft A mal pst wirkt eine Feder (Federkraft F2) entgegen, deren Wirkrichtung in Richtung der Kraft A mal pst verläuft. Am Hebel 20 herrscht Gleichgewicht, wenn
Ein Regelvorgang sieht folgendermaßen aus: Steigt beispielsweise bei einem bestimmten Hubvolumen der Pumpe 10 der Arbeitsdruck p an, so wird der Kolben 28 entgegen der Kraft der Feder 31 verschoben, und der Hebelarm b wird größer. Damit wird auch das linksdrehende Moment A mal pst mal b größer und überwiegt das rechtsdrehende Moment F1 mal a. Der Hebel 20 schwenkt nun um den Schwenkpunkt 25' entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch das Ventil 16 aus seiner Neutralstellung II in Arbeitsstellung I verstellt wird. Dadurch kann Druckmittel aus der Bohrung 14 zum Behälter 25 abströmen. Die Feder 13 stellt dann die Pumpe auf geringere Fördermenge ein, und zwar so lange, bis das rechtsdrehende Moment infolge des geringer werdenden Druckes pst den Hebel 20 und damit das Ventil 16 wieder in seine vorherige Lage bringt.A control process looks like this: If, for example, the working pressure p rises at a certain stroke volume of the
Herrscht wieder Gleichgewicht am Hebel und sinkt der Arbeitsdruck p, so verschiebt die Feder 31 den Kolben 28 derart, daß der Hebelarm b kleiner wird. Nunmehr überwiegt das rechtsdrehende Moment F1 mal a das Entgegengerichtete, wodurch der Hebel 20 um den Schwenkpunkt 25'im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Das Ventil 16 wird nun aus seiner Neutralstellung II in Arbeitsstellung III verstellt. Von der Hilfspumpe 22 gefördertes Druckmittel kann nunmehr in die Leitung 15 strömen und über den Stellkolben 12 die Pumpe auf größere Fördermenge einstellen. Damit wird der Kolben 28 wieder solange entgegen der Kraft der Feder 31 verschoben bis über die Kennlinie der Feder 31 wieder Gleichgewicht am Hebel 22 hergestellt ist.If there is equilibrium again on the lever and the working pressure p drops, the
Das Ventil 16 wirkt als Druckminderventil mit stetigem Übergang zwischen Sperrstellung und den Arbeitsstellungen I und III. Der von der Hilfspumpe 22 erzeugte Druck Ph wird durch das Ventil in den Druck Pst umgewandelt - siehe hierzu die obigen Formeln.The valve 16 acts as a pressure reducing valve with a continuous transition between the blocking position and the working positions I and III. The pressure Ph generated by the
Auf diese Weise wird die Pumpe 10 so eingestellt, daß das Produkt aus Fördervolumen und Arbeitsdruck stets konstant ist, d. h. diese Werte bilden eine exakte Hyperbel.In this way, the
Die Kraft F2 am Hebelarm b, die po entspricht, bewirkt eine Ausstellung der Pumpe erst ab einem bestimmten Druck, z. B. 10 bar (Vorspannung der Feder 13); auf die weitere Funktion hat das Moment F2 mal b keinen Einfluß.The force F 2 on the lever arm b, which corresponds to p o , causes the pump to be released only at a certain pressure, e.g. B. 10 bar (preload of the spring 13); the moment F 2 times b has no influence on the further function.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 dadurch, daß hier der Regler mit einer Pumpe zusammenwirkt, deren Hubvolumen bei steigendem Steuerdruck abnimmt - siehe hierzu Figur 4. Dies bedingt geringfügige Änderungen in der Regeleinrichtung - in der gleiche Teile wie zuvor mit denselben Ziffern bezeichnet sind. Die Änderung besteht im wesentlichen nur darin, daß nun der Hebel 20 einarmig ausgebildet ist, und zwar dadurch, daß der Schwenkpunkt 25'unterhalb der Wirkrichtung der Kräfte F2 und A mal pst liegt, und daß auch die Kraft F2 größer ist als die Kraft A mal pst, denn sonst würde sich der Hebel 20 von der Rolle 27 abheben. Somit ist bei Kräftegleichgewicht
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 zeigt, daß Steuerdruck pst und Federkraft F2 auch jeweils von der anderen Seite her am Steuerventil 16 einwirken können.The embodiment of Figure 5 shows that control pressure p st and spring force F 2 can also act on the control valve 16 from the other side.
Durch Verändern der Vorspannung der Federn F kann das Leistungsniveau auf einfache Weise verändert werden (Wahl der Leistungshyperbel). Mit F2 wird der Wert p1 (siehe Figur 4) der Pumpenkennlinie berücksichtigt.The power level can be changed in a simple manner by changing the preload of the springs F (choice of the power hyperbola). F 2 takes into account the value p 1 (see FIG. 4) of the pump characteristic.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
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