DE1111943B

DE1111943B - Quantity measuring control slide for regulating the delivery quantities of hydraulic pumps

Info

Publication number: DE1111943B
Application number: DEE16761A
Authority: DE
Inventors: Hans Wilhelm Krauss
Original assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Current assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Priority date: 1958-11-24
Filing date: 1958-11-24
Publication date: 1961-07-27

Description

Mengenmeßregelschieber zur Regelung der Liefermengen hydraulischer Pumpen Die Erfindung bezieht sich auf Mengenmeßregelschieber zur Regelung der Liefermengen hydraulischer Pumpen in Abhängigkeit von der benötigten Verbrauchsmenge der angeschlossenen hydraulischen Arbeitsgeräte.Quantity measuring control slide for regulating the delivery quantities of hydraulic Pumps The invention relates to a quantity measuring control slide valve for regulating the delivery quantities hydraulic pumps depending on the required consumption of the connected hydraulic work tools.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung eines heute noch oft anzutreffenden übelstandes in der Regelung von hydraulischen Pumpen in den Fällen, wo die Gebrauchsmenge lediglich durch dieProgrammsteuerung von hydraulischen Arbeitsgeräten (Hydraulikmotore oder Hydraulikzylinder) bestimmt wird. In diesen Fällen wurde bisher angestrebt, den Ablauf des Arbeitstaktes durch direkte Beeinflussung der Liefermenge der Pumpe mittels der Programmsteuerung sicherzustellen. Dieses ist nur dann möglich, wenn beispielsweise für jeden Arbeitszylinder oder Hydraulikmotor je eine Hydraulikpumpe zur Verfügung steht oder wenn mehrere derartige Geräte mechanisch so gekuppelt sind, daß sie gemeinsam ein einheitliches Zeit-Weg-Programm auszuführen in der Lage sind.The invention aims to eliminate one that is still often encountered today abuses in the regulation of hydraulic pumps in cases where the amount of use only through the program control of hydraulic tools (hydraulic motors or hydraulic cylinder) is determined. In these cases, the aim has so far been the sequence of the work cycle by directly influencing the delivery rate of the pump by means of the program control. This is only possible if for example, one hydraulic pump for each working cylinder or hydraulic motor is available or if several such devices are mechanically coupled in such a way that that together they are able to execute a uniform time-distance program.

In den Fällen, wo eine Vielzahl (drei und mehr) von hydraulischen Arbeitsgeräten eine einzige Hydraulikpumpe als Antriebsmaschine besitzen, jedoch nach einem eigenen, von den anderen unabhängigen Programm, welches als solches auch noch variabel sein kann, gesteuert werden soll, ist es bisher üblich, die gemeinsame Pumpe für die maximale Gebrauchsmenge zu bemessen und die momentan nicht benötigte, von der Pumpe gelieferte Fördermenge über ein Überdruckventil abfließen zu lassen. Dieses bedeutet eine unter Umständen nicht unerhebliche Verlustleistung, welche in jedem Fall eine übermäßige Erwärmung des gesamten Ölkreislaufes und dadurch die Anordnung eines besonderen Kühlsystems zur Folge hat.In cases where a variety (three and more) of hydraulic Work tools have a single hydraulic pump as the prime mover, however according to its own program, which is independent of the others, and which as such can still be variable, should be controlled, it has been customary to date the common To dimension the pump for the maximum amount of use and the currently not required, to allow the delivery rate delivered by the pump to flow off via a pressure relief valve. This means a not insignificant power loss under certain circumstances, which in any case, excessive heating of the entire oil circuit and thereby the Arrangement of a special cooling system.

Es ist auch bereits eine Mengenregelungsvorrichtung bekanntgeworden, bei welcher durch ein mit einem Doppelkolben mitlaufendes Regelventil der Druck auf den einen Kolben durch ständiges Abströmen von Öl gleich dem Druck auf den anderen Kolben gehalten wird. Der Zustrom in dem zum größeren Kolben gehörigen Zylinder ist über ein Drosselventil einstellbar. Der maximale Druck wird durch ein Überdruckventil begrenzt, und ein Rückströmen wird durch ein Rückschlagventil verhindert. Die Wirkung ist die gleiche, die ein um das Maß der hydraulischen Verstärkung stärkere Feder bei direkter Einwirkung auf den Verstelldoppelkolben haben würde. Ein Mengenmeßorgan fehlt bei dieser Regelungseinrichtung völlig.A quantity control device has also already become known, in which the pressure is controlled by a control valve that runs along with a double piston on one piston due to the constant flow of oil equal to the pressure on the other Piston is held. The inflow in the cylinder belonging to the larger piston can be adjusted via a throttle valve. The maximum pressure is achieved by a pressure relief valve limited, and a backflow is prevented by a check valve. The effect is the same as a spring stronger by the amount of hydraulic gain would have with direct action on the adjusting double piston. A quantity measuring device is completely absent in this control device.

Auch bei den weiterhin bekannten Mengenregelungsvorrichtungen besitzt keine ein Mengenmeßorgan, mit dem der Versuch direkt gemessen wird und durch welches dann entsprechend dem Gesamtverbrauch über Hilfseinrichtungen die Pumpenleistung angepaßt wird.Also has in the still known quantity control devices none a quantity measuring device with which the experiment is measured directly and through which then the pump output according to the total consumption via auxiliary equipment is adjusted.

Daher ist es mit den bekannten Mengenregelungseinrichtungen nicht möglich, gleichzeitig die Liefermenge und den Druck kontinuierlich zu regeln, und zwar nach Maßgabe der verbrauchten Ölmenge von mehreren Verbrauchern auf Grund nur einer Messung dieses tatsächlichen in weiten Grenzen kontinuierlich oder auch stoßweise schwankenden Verbrauches. Derartiges wird jedoch sehr häufig verlangt.Therefore it is not the case with the known quantity control devices possible to continuously regulate the delivery quantity and the pressure at the same time, and according to the amount of oil consumed by several consumers due to only a measurement of this actual within wide limits continuously or also intermittently fluctuating consumption. However, this is very often requested.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten Nachteile zu vermeiden, indem die Förderhöhe und die Fördermenge der Ölpumpe direkt vom Ölbedarf der Verbraucher gesteuer', werden.The object of the present invention is to overcome the above-mentioned disadvantages Avoid by taking the head and the flow rate of the oil pump directly from the oil requirement the consumer are controlled.

Dies erfolgt dadurch, daß in die Pumpendruckleitung ein durch eine Meßfeder belasteter Meßkolben eingeschaltet ist, der mittels einer Reibungskupplung auf einer Regelspindel gehalten ist, die über einen Schieber und einen Verstellzylinder die Fördermenge der Pumpe regelt.This is done in that a through a into the pump pressure line Measuring spring loaded measuring piston is switched on by means of a friction clutch is held on a control spindle, which is via a slide and an adjusting cylinder regulates the delivery rate of the pump.

Daraus ergibt sich, daß die Verbrauchsmenge der Vielzahl von hydraulischen Arbeitsgeräten unmittelbar hinter der Pumpe gemessen und diese Messung dazu benutzt wird, die Pumpenleistung der Verbrauchsmenge anzupassen.It follows that the amount of consumption of the variety of hydraulic Equipment immediately behind the pump and this measurement is used for this purpose will adjust the pump output to the amount consumed.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besteht die Reibungskupplung aus einem Andruckring und einer geteilten Kupplungshülse mit zwei konischen Flächen, die gleitend auf der Regelspindel angeordnet sind. Der infolge der Druckdifferenz zwischen öleinlaß und ölauslaß bewegte Meßkolben nimmt über die Reibungskupplung die Regelspindel bei seiner Bewegung mit. Die Spindel besitzt Stellen mit unterschiedlichen Außendurchmessern, so däß bei Verschieben der Spindel in axialer Richtung öffnungen im Gehäuse freigegeben bzw. geschlossen werden.In an advantageous further development of the invention, there is the friction clutch from a pressure ring and a split coupling sleeve with two conical surfaces, which are slidably arranged on the control spindle are. The result the pressure difference between the oil inlet and the oil outlet moving measuring piston increases over the Friction clutch with the control spindle during its movement. The spindle has places with different outside diameters, so that when the spindle is moved in an axial direction Direction openings in the housing are released or closed.

Zweckmäßig ist weiterhin eine ständig offene, an sich bekannte Drosseleinrichtung am Gehäuse angebracht, die das Ausströmen des öls aus dem Zylinder, in welchem der die Pumpe verstellende Kolben sich bewegt, zuläßt, indem sie die öffnung zu einer Leckölleitung freigibt. Je nach Einstellung der Drosseleinrichtung ergibt sich eine schnelle oder eine allmähliche Verstellung der Regelung in Richtung auf maximale Förderleistung der Pumpe.A permanently open throttle device known per se is also expedient attached to the housing, which prevents the oil from flowing out of the cylinder in which the The pump allows the piston to move by moving the orifice to one Releases leakage oil line. Depending on the setting of the throttle device, there is one rapid or gradual adjustment of the regulation towards maximum Delivery rate of the pump.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung, die den Erfindungsgegenstand im Schnitt zeigt, näher erläutert: In einem Gehäuse 1 befindet sich eine Bohrung 2, in welcher ein Meßkolben 3 gegen den Druck einer Feder 4 durch den Differenzdruck in einer Zuleitung5 zu einer Ableitung 6 leicht bewegt werden kann. Die Feder 4 bestimmt den Weg des Meßkolbens 3 in Abhängigkeit von dem Differenzdruck. Der Meßkolben 3 ist im wesentlichen zylindrisch und besitzt eine Anzahl von Steuerschlitzen 7, welche durch eine Steuerkante 8 des Gehäuses 1 dann verschlossen werden, wenn der Differenzdruck nicht ausreicht, die Feder 4 zusammenzupressen. Steigt der Differenzdruck an, so bewegt sich der Meßkolben 3 mit den Steuerschlitzen 7 gegen den Druck der Feder 4, so daß die Steuerkante 8 eine stetig zunehmende öffnung der Steuerschlitze 7 herbeiführt. Reicht die so freigegebene Durchflußöffnung aus, um bei dem augenblicklichen Differenzdruck die von den Verbrauchern benötigte Flüssigkeitsmenge durch die Steuerschlitze? zu fördern, so kommt die Bewegung des Meßkolbens 3 zum Stillstand. Steigt der Verbrauch, wird der Meßkolben 3 unter dem wachsenden Differenzdruck weiter gegen die Kraft der Feder 4 bewegt. Fällt die Verbrauchsmenge und damit der Differenzdruck, so bewegt die Feder 4 den Meßkolben 3 in Richtung der Federkraft. Diese Bewegung wird durch eine geteilte Bremshülse 9, welche an den Enden zwei konische Flächen 10 und 11 besitzt und durch diese infolge der auf einen Andruckring 12 wirkenden Kraft der Feder 4 stets eine Reibungsverbindung zwischen einer Regelspindel 13 und dem Meßkolben 3 herstellt, auf die Regelspindel 13 übertragen. Die Kraft, mit der auf diese Weise die Regelspindel 13 bewegt wird, soll nur einen geringen Bruchteil der Kraft der Feder 4 betragen. Die Regelspindel 13 ist leicht verschiebbar in Deckeln 14 und 15 gelagert und wird durch eine Feder 16, deren Kraft geringer sein muß als die Kupplungskraft, zwischen Meßkolben 3 und Regelspindel 13 in einer Mittelstellung gehalten, wobei sich zwei von der Feder auseinandergespreizte Federteller 17 und 18 gegen Anschlagflächen 19 und 20 der Regelspindel 13 bzw. gegen Flächen 21 und 22, welche mit dem Deckel 14 einstellbar verbunden sind, legen. Die Anschlagfläche 20 ist die Stirnfläche einer Scheibe 23, welche mittels der Mutter 24 einstellbar ist. Die Anschlagfläche 21 befindet sich in einer Einstellhülse 25, mittels welcher die Mittelstellung der Regelspindel 13 eingestellt werden kann, wobei die Einstellhülse 25 mittels der Ringmutter 25 festgestellt wird. Die Anschlagfläche 22 ist die Stirn-Fläche einer Gewindehülse 27, mittels welcher die genaue übereinstimmung der Anschlagflächen 21 und 22 mit den Anschlagflächen 19 und 20 eingestellt werden kann. Die Gewindehülse 27 ist mittels der Ringmutter 28 festzustellen. Im Boden der Gewindehülse 27 befindet sich eine Anschlagschraube 29, welche mittels einer Mutter 30 festgesetzt werden kann. Eine gleichartige Anschlagschraube 31, welche mittels einer Mutter 32 festgesetzt werden kann, befindet sich im Deckel 15. Der Deckel 15 enthält eine Bohrung 33 mit einem Ringkanal 34, welcher mit einem Ansatz 36 der Regelspindel 13 einen Regelschieber mit nur geringfügiger Überdeckung bildet. Der Ansatz 36 ist der Abschluß einer Ringaussparung 37 in der Regelspindel 13. In diesen Regelraum leitet eine Winkelbohrung 38 den von der Pumpe gelieferten Druck. Der Ringraum 34 steht mittels einer Verbindungsleitung 39 mit einem Zylinder 40 in Verbindung, welcher durch einen Einstellzylinder 41 und einem Verstellkolben 42 mit Verstellkolbenschaft 43 gebildet wird. Der Verstellkolben 42 wird durch eine Verstellfeder 44 ständig belastet. Der Verstellkolben 42 verstellt über den Verstellkolbenschaft 43 die Nullhubfeder 45, welche in bekannter Weise die Regulierung des Pumpendruckes durch die Verstellung der Exzentrizität e der Pumpe P mittels eines Nullhubkolbens 46 gestattet. Die Leitung 39 hat eine Anzapfung 47, welche mittels einer Drosselschraube 48 teilweise und regelbar verschlossen werden kann. Die durch die Anzapfung 47 durchströmende Flüssigkeit wird durch die Leckölleitung 49 dem Behälter 50 zugeführt. Die Leckölleitung 49 steht durch eine Bohrung 51 mit dem Raum 52 zwischen Bohrung 33 und Verlängerung 53 der Regelspindel 13 in Verbindung. Eine Bohrung 54 in der Regelspindel 13 führt etwa anfallendes Lecköl im Raum der Regelfeder 16 ebenfalls zurück in den Raum 52 und stellt somit den Druckausgleich zwischen diesen beiden Räumen her.Further details and advantages of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, which shows the subject of the invention in section: In a housing 1 there is a bore 2 in which a measuring piston 3 against the pressure of a spring 4 by the differential pressure in a feed line 5 a derivative 6 can be moved easily. The spring 4 determines the path of the measuring piston 3 as a function of the differential pressure. The measuring piston 3 is essentially cylindrical and has a number of control slots 7 which are closed by a control edge 8 of the housing 1 when the differential pressure is not sufficient to compress the spring 4. If the differential pressure increases, the measuring piston 3 with the control slots 7 moves against the pressure of the spring 4, so that the control edge 8 brings about a steadily increasing opening of the control slots 7. Is the flow opening released in this way sufficient to pass the amount of liquid required by the consumers through the control slots at the current differential pressure? to promote, the movement of the measuring piston 3 comes to a standstill. If consumption increases, the measuring piston 3 is moved further against the force of the spring 4 under the increasing differential pressure. If the amount consumed and thus the differential pressure falls, the spring 4 moves the measuring piston 3 in the direction of the spring force. This movement is controlled by a split brake sleeve 9, which has two conical surfaces 10 and 11 at the ends and which, as a result of the force of the spring 4 acting on a pressure ring 12, always creates a frictional connection between a control spindle 13 and the measuring piston 3, on the control spindle 13 transferred. The force with which the control spindle 13 is moved in this way should only be a small fraction of the force of the spring 4. The control spindle 13 is easily displaceable in covers 14 and 15 and is held in a central position by a spring 16, the force of which must be less than the coupling force, between the measuring piston 3 and the control spindle 13, with two spring plates 17 and 18 spread apart by the spring against stop surfaces 19 and 20 of the control spindle 13 or against surfaces 21 and 22 which are adjustably connected to the cover 14. The stop face 20 is the end face of a washer 23, which can be adjusted by means of the nut 24. The stop surface 21 is located in an adjusting sleeve 25, by means of which the central position of the control spindle 13 can be adjusted, the adjusting sleeve 25 being fixed by means of the ring nut 25. The stop surface 22 is the end face of a threaded sleeve 27, by means of which the exact correspondence of the stop surfaces 21 and 22 with the stop surfaces 19 and 20 can be set. The threaded sleeve 27 can be fixed by means of the ring nut 28. In the bottom of the threaded sleeve 27 there is a stop screw 29 which can be fixed by means of a nut 30. A similar stop screw 31, which can be fixed by means of a nut 32, is located in the cover 15. The cover 15 contains a bore 33 with an annular channel 34 which, with an extension 36 of the control spindle 13, forms a control slide with only slight overlap. The extension 36 is the end of an annular recess 37 in the control spindle 13. An angled bore 38 conducts the pressure supplied by the pump into this control space. The annular space 34 is connected by means of a connecting line 39 to a cylinder 40 which is formed by an adjusting cylinder 41 and an adjusting piston 42 with an adjusting piston shaft 43. The adjusting piston 42 is constantly loaded by an adjusting spring 44. The adjusting piston 42 adjusts the zero stroke spring 45 via the adjusting piston shaft 43, which allows the pump pressure to be regulated in a known manner by adjusting the eccentricity e of the pump P by means of a zero stroke piston 46. The line 39 has a tap 47 which can be partially and controllably closed by means of a throttle screw 48. The liquid flowing through the tap 47 is fed to the container 50 through the leakage oil line 49. The leakage oil line 49 is connected to the space 52 between the bore 33 and the extension 53 of the control spindle 13 through a bore 51. A bore 54 in the control spindle 13 also guides any leakage oil that occurs in the area of the control spring 16 back into the area 52 and thus establishes the pressure equalization between these two areas.

Die Regelung gemäß der Erfindung erfolgt dadurch, daß bei Vergrößerung der Verbrauchsmenge der Meßkolben 3 sich in der Richtung gegen die Kraft der Feder 4 bewegt. Dabei zieht der Meßkolben 3 die Regelspindel 13 durch die Kupplungshülse 9 mit, bis ihre obere Stirnfläche gegen die Anschlagschraube stößt. Dann gibt der Ansatz 36 der Flüssigkeit aus der Leitung 39 den Weg in den Raum 52 und damit in die Leckölleitung 49 frei. Der Zylinderraum 40 wird drucklos, und die Verstellfeder 4?. bewegt den Verstellkolben 42 in Richtung der Kraft der Verstellfeder 44 und erhöht dadurch die Spannung der Nullhubfeder 45, wodurch in bekannter Weise durch Vergrößerung der Exzentrizität e eine Vergrößerung der Liefermenge der Pumpe P eintritt.The regulation according to the invention takes place in that upon enlargement the amount consumed by the measuring piston 3 is in the direction against the force of the spring 4 moves. The measuring piston 3 pulls the control spindle 13 through the coupling sleeve 9 with until its upper face hits the stop screw. Then he gives Approach 36 of the liquid from the line 39 the way into the space 52 and thus in the leakage oil line 49 free. The cylinder space 40 is depressurized, and so is the adjusting spring 4 ?. moves the adjusting piston 42 in the direction of the force of the adjusting spring 44 and thereby increases the tension of the zero lift spring 45, which in a known manner by Increase in the eccentricity e an increase in the delivery rate of the pump P occurs.

Bei Verringerung der Verbrauchsmenge und demzufolge Steigerung des Druckes im Raum 6, wird der Meßkolben 3 in Richtung der Kraft der Feder 4 durch diese bewegt und zieht die Regelspindel 13 durch die Kupplungshülse 9 mit in Richtung gegen die Anschlagschraube 31. Dadurch gibt der Ansatz 36 dem Drucköl im Raum 37 den Weg in die Leitung 39 frei, wodurch der Zylinderraum 40 bei steigendem Druck aufgefüllt wird. Diese Drucksteigerung verschiebt den Verstellkolben 42 in Richtung gegen den Druck der Verstellfeder 44, so daß über den Verstellkolbenschaft 43 die Spannung der Nullhubfeder 45 verringert wird, wodurch in bekannter Weise durch Verringerung der Exzentrizität e eine Verringerung der Fördermenge der Pumpe P eintritt. Die Drosselschraube 48 bewirkt einen dauernden Rückstrom aus der Leitung 39 durch die Bohrung 47 in die Leckölleitung 49, wodurch dem Verstellkolben 42 die Tendenz gegeben wird, die Pumpe P stets langsam auf maximale Fördermenge zu verstellen, sofern nicht durch die Wirksamkeit der Regelung nach der Erfindung eine geringe Fördermenge eingestellt wird. Eine Bohrung 55 stellt den Druckausgleich in dem Raum zwischen dem Meßkolben 3 und dem Deckel 14 zu der Austrittsöffnung her. Eine Drosselschraube 56 gestattet, diesen Druckausgleich im Interesse einer Beruhigung der Regelung zu verlangsamen.When reducing the amount consumed and consequently increasing the pressure in space 6, the measuring piston 3 is moved in the direction of the force of the spring 4 by this and pulls the control spindle 13 through the coupling sleeve 9 in the direction of the stop screw 31 Pressure oil in the space 37 clears the way into the line 39, whereby the cylinder space 40 is filled with increasing pressure. This increase in pressure moves the adjusting piston 42 in the direction against the pressure of the adjusting spring 44, so that the tension of the zero stroke spring 45 is reduced via the adjusting piston shaft 43, which in a known manner reduces the delivery rate of the pump P by reducing the eccentricity e. The throttle screw 48 causes a permanent backflow from the line 39 through the bore 47 into the leakage oil line 49, whereby the adjusting piston 42 is given the tendency to always slowly adjust the pump P to the maximum delivery rate, unless through the effectiveness of the control according to the invention a low flow rate is set. A bore 55 produces the pressure equalization in the space between the measuring piston 3 and the cover 14 to the outlet opening. A throttle screw 56 allows this pressure equalization to be slowed down in the interest of calming the regulation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Quantity measuring control slide for regulating the delivery quantities hydraulic pumps depending on the required consumption of the connected hydraulic tools, characterized in that in the pump pressure line (5, 6) a measuring piston (3) loaded by a measuring spring (4) is switched on, the is held on a control spindle (13) by means of a friction clutch (9 to 12), the delivery rate via a slide (34, 36) and an adjusting cylinder (40) the pump (P) regulates.

2. Quantity measuring control slide according to claim 1, characterized in that the friction clutch consists of a pressure ring (12) and a split coupling sleeve (9) with two conical surfaces (10, 11) which are slidably arranged on the control spindle (13).

3. Quantity measuring control slide according to claim 1, characterized in that that a constantly open, known throttle device (48) in the drain (39, 49) of the cylinder space (40) is provided. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1004 926; U.S. Patent No. 2,179,071; 2,238,063 2299234.