DE1653660A1

DE1653660A1 - Vorrichtung zur Regelung der Menge einer von einer hydraulischen Pumpe oder einem Motor gepumpten Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1653660A1
Application number: DE19681653660
Authority: DE
Inventors: Eugeniusz Dipl-Ing Drynia; Zbigniew Giruiski; Karol Strozhniak
Original assignee: WYTWORNIA SPRZETU KOMUNIKACYJN
Current assignee: WYTWORNIA SPRZETU KOMUNIKACYJN
Priority date: 1967-01-16
Filing date: 1968-01-16
Publication date: 1971-11-11
Also published as: DE1653660C3; DE1653660B2; SE345501B; FR1553223A; NL6800656A

Description

Dr. Q DlTTMANN

K. L SCHIFF
Dr. A. v. FUME»

PAu:.i,\il/vÄwTE
β München .■.-, i.sr;ftoiana*r I*

Telefon 297369 DA°195O

Beschreibung

zu der
Patentanmeldung

der

Wytwdrnia Sprzftu Komunikacyjnego im· Boles/fawa Krzywoustego Wroclaw, Polen
(Priorität 16. 1.1967 - Polen Nr. P - 118 505)

Vorrichtung zur Regelung der Menge einer von einer hydraulischen Pumpe oder einem Motor gepumpten Flüssigkeit.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Regelung der Menge einer gepumpten Flüssigkeit, im folgenden kurz Fördermengen-RegelVorrichtung genannt, zum Beispiel für hydraulische Axialkolbenpumpen mit regelbarer Fördermenge, mittels veränderlichem Neigungswinkel, einer Verstellscheibe mit Kompensation der während des. Betriebes der Pumpe und bei ihrer Verstellung auftretenden Spiele und Kräfte und mit Dämpfung von Stössen

Bisher verwendete Vorrichtungen, die zwecks Regelung der Fördermenge eine Stellungs- oder Neigungsänderung der Verstellscheibe ermöglichen, sind so aufgebaut, dass die Verstell»cheibe zwischen zwei vollen oder hohlen Kolben, gleichen oder verschiedenen Durchmessers, angebracht ist·, Einer dieser Kolben wird mit konstanter Kraft, einer Feder,

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der Flüssigkeit oder einer Handstellschraube an die Verstell« scheibe in Richtung der maximalen Förderleistung der Pumpe angedrückt. Der zweite Kolben wird vom Förderdruck an den Hebel angedrückt, wobei dieser Druck entweder unmittelbar auf den Kolben wirkt, oder auf einen zusätzlichen, kleineren Hilfskolben mit geringerem Durchmesser, der sich gänzlich oder teilweise mitsamt seiner Führung in der Bohrung des Entlastungskolbens befindet, oder auch ausserhalb dieses Kolbens, falls dieser als solides Werkstück ausgeführt sein sollte.

Der zusätzliche Kolben dient zur Verstellung der Verstellscheibe in Richtung der Verringerung der Fördermenge durch Kürzung des Förderkolbenhubs bis zu deren Nullhub. Bei derartigen Lösungen liegen die Entlastungskolben wie auch andere bewegliche Elemente in einer Achse und führen bestimmte reziprozierende Bewegungen aus, während die Verstellscheibe sowohl in Axial-, als auch in Radialpumpen, eine Drehbewegung um einen gewissen Winkel um ihre Drehachse ausführt, die entweder die Achse des Antriebs durchdringt oder ausserhalb dieser liegt·

Bekannte Mechanismen zur Segelung der Fördermenge von Mehrkolbenpumpen, bei denen ein hydraulischer Kolben über eine Verstellscheibe die Pumpe auf Hullhub und mittels Federkraft oder einem Handrad auf Maxiaalhub steuert, weisen den !{achteil auf, dass in der Steuervorrichtung β«·! in Gehäusebohrungen genau gepasst· Sntlastungskolben vorhanden sind, die sowohl Fertigungskosten erhöhen, als auch die Raumdimeneionen :^r Einheit vergrössern.

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Ein weiterer Nachteil der Vorrichtungen zur Fördermengenregelung mit automatischer oder manueller Steuerung der Verstellscheibe in Maximalhubrichtung ist, dass nach Abschaltung des Förderdrucks der Pumpe die Dämpfung der aus der Zylinderkammer des Steuerkolbens herausfliessendan Flüssigkeit mittels eines Drosselventils oder einer kleinen Düse wegen des geringen, in diesem Raum sich befindenden Flüssigkeitsvolumens, nicht mehr wirkungsvoll ist.

Die Anwendung eines Federrings als Endanschlag verteuert den Mechanismus und macht in komplizierter. Mechanische Stösse werden trotzdem nicht vermieden.

Zweck der Erfindung ist ein Mechanismus zur Regelung der Fördermenge von hydraulischen Pumpen bis zur Steuerung auf Nullhub, bei dem die sonst übliche Anordnung zweier separater Entlastungskolben mit der gleichen oder mit verschiedenen Durchmessern durch eine andere konstruktive Lösung ersetzt wird, die eine Kompensation der Spiele am Hebel bei einer gleichzeitigen Entlastung des unter Einwirkung des Förderdrucks stehenden. Steuerkolbens von anderen Kräften gewährleistet. Darüber hinaus soll eine gute Stabilität der Vorrichtung und eine wirkungsvolle Schwingungen dämpfung bei Umsteuerungen, insbesondere auf Maximalneigung eier. Verstellscheibe, sowie eine Verlängerung der Lebensdauer und Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit garantiert werden.

Dieser Zweck wurde erfindungsgemäss auf die im Nachfolgenden beschriebene V/eise erreicht.

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Das Endstück des Verstellscheibenhebels ist durch eine längliche Aussparung im zylindrischen Mantel des Entlastungskolbens in dessen zylindrischen Innenhohlraum eingeführt, der an einer Seite offen und an der anderen durch den Kolbenboden abgeschlossen ist. Hier wird das Endstück z.B. mit Federkraft, die auf einen im zylindrischen Innenhohlraum des Entlastungskolbens befindlichen kleinen Kolben wirkt, an die Innenfläche des Entlastungskolbens angedrückt· Der unter dem Einfluss des Förderdrucks der Pumpe die Verstellscheibe auf Nullhub steuernde Plunger liegt an der Aussenfläche des Entlastungskolbenbodens an. Um einen stossfreien Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten, wurde hydraulische Dämpfung angewandt. Zu diesem Zweck wurden sowohl im Entlastungskolben, als auch in dem in dessen Innenhohlraum befindlichen Kleinkolben Bohrungen oder Kerben mit geringem Querschnitt vorgesehen, um den Durchfluss der Flüssigkeit von einer Kolbenkammer in den Niederdruckraum, beispielsweise zum Abfluss zu drosseln und um eine Verbindung zwischen dem Niederdruckraum \md der zweiten Kolbenkammer während einer Umsteuerung zu schaffen.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Lösungen der Erfindung für Axialkolbenpumpen mit regelbarer Fördermenge dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Lösung mit Handsteuerung der Verstellscheibe in Richtung Volleistung.

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Fig. 2 einen Fördermengen-Regelmechanismus mit automatischer Steuerung der VerstellScheibenneigung mit Konstantleistungskurve·

Fig· S und 4 einen Fördermengenregelmechanismus mit hydraulischer Steuerung der VerstellScheibenneigung·

Alle dargestellten Regelmechanismen haben das gleiche Gehäuse, in welchem wunschweise die Elemente untergebracht werden, die für die betreffende Bauform vorgesehen sind, wobei sich einige dieser Elemente für zwei oder drei Bauformen eignen·

Die in Fig· I dargestellte Fördermengen-Regelvorrichtung (1) ist mit vier Schrauben (2) an der Seitenwand des Pumpengehäuses (3) befestigt, wobei der eine Verlängerung der Verstellscheibe (5) bildende und starr mit deren Zapfen verbundene Hebel (4) durch eine längliche Aussparung im Gehäuse des Mechanismus und im zylindrischen Mantel des Entlastungskolbens (6) in dessen Innenhohlraum eingeführt ist.

Der axial verstellbare Entlastungskolben (6), der in einer annähernd senkrecht zum Hebel (4) angeordneten Bohrung geführt wird, hat eine genügend grosse Mantelfläche und ist für die Übertragung der im hier beispielsweise beiderseitig abgeflachten, sphärischen Kopf des Hebels (4) auftretenden Kräfte geeignet· Die Innenfläche des Entlastungskolbenbodens (6) ist flach, konvex oder konkav und liegt an der Oberfläche des Hebelkopfes (4) an· Die Aussenflache des

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Entlastungskolbenbodens ist gewöhnlich flach und liegt ara sphärischen Ende des Steuerplungers (7) an, dessen Durchmesser kleiner, als der des Kolbens (6) ist.

Der Steuerplunger (7) bewegt sich axial in der Führungsbuchse (8), und der Saum unter ihm ist entweder über eine externe Rohrleitung (9) oder einen im Gehäuse vorgesehenen Kanal mit der Druckseite der Pumpe verbunden« Der Steuerplunger (7) kann auch in einer Bohrung im Verschlussstück (10) (Fig. 2) untergebracht werden, das somit die Rolle der Führungsbuchee Übernimmt.

Im Innenhohlraum des Entlastungskolbens (6) befindet sich ein Kolben (11), der unmittelbar auf der Oberfläche des Hebelkopfes (4) liegt. Die Arbeitsfläche des Kolbens (11) ist flach, konkav oder konvex und aufgehärtet. Der Kolben (11) bildet das Endstück der Feder (22) (Fig. 2) oder der Handstell spindel (13) und führt mitsamt dem Entlastungskolben (6) eine reziprozierende Bewegung aus und im Innenhohlraum dieses Kolbens dagegen nur kleine Bewegungen zum Auffangen der Spiele am Hebel und überträgt überdies die Querkräfte des Hebels (4). Er wird, wie in Fig· I dargestellt, mit konstanter Kraft an den Hebel angedrückt und spielt die Rolle eines festen Anschlags, oder mit Federkraft, wie in Fig. 2 gezeigt. Da der Kolben (11 - Fig. 1) oder der Kolben (12 - Fig. 2) in Bezug zum Entlastungskolben (6) nur ganz geringfügige Bewegungen ausführt, lat er verschleissfest und muss im Innenhohlraum am Mantel nicht genau gepasst werden.

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Um eine Dämpfung von Schwingungen, insbesondere in der Maximalendlage der Verstellscheibe (6) zu gewährleisten, wurden in einem Kolben (6) oder in beiden Kolben (6) und (11) Bohrungen im Zylinderboden oder Einkerbungen im Mantel mit geringem Querschnitt (14) und (15) vorgesehen.

In Fig. 4 und 3 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in ihrer Bauform für hydraulische Steuerung dargestellt, wobei der Entlastungskolben (16) in Form einer Hülse ausgeführt ist. Der Hebelarm (4) ist durch eine längliche Aussparung im zylindrischen Mantel in den Innenhohlraum des Entlastungskolbens (16) eingeführt. Von beiden Seiten liegen am Kopf de.s Hebelarms (4) zwei Plunger (17) mit gleichen oder verschiedenen Durchmessern und Längen an, die mit Gleitpassung in der Hohlraumbohrung des Ent· lastungskolbens (16) eingepasst sind.

Beide Plunger (17) haben eine flache, konkave oder konvexe, auf den Kopf des Hebelarms (4) wirkende Arbeitsfläche mit flachem Rand, mit dem sie an die einen Endanschlag bildenden Vorsprünge im Innenhohlraum des Entlastungskolbens (16) anstossen. An der entgegengesetzten Seite sind die Plunger (17) vor einem Herausfallen aus dem Entlastungskolben durch z.B. Seegerringe (Federringe) (18) gesichert.

Der Entlastungskolben (16) führt mitsamt den Plungern (17) reziprozierende Bewegungen ausj die Plunger können sich hingegen im Innenhohlraum des Entlastungskolbens

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(16} im Raum des Spieles am Hebel und des Spieles zwischen dem Anschlag und dem Federring (18) hin- und herbewegen. Damit der Federring (18) keine während des Betriebes auftretende Axialkräfte Überträgt, wurde das Axialspiel der Plunger (17) unter Einhaltung der Bedingung B - C^- k + D +E - A;s»-0 gewählt· So eine Anordnung der Plunger (17) und des Entlastungskolbens (16) gestattet eine freie und zweckentsprechende Wahl von Werkstoffen für Elemente, von denen eine hohe Verschleissfestigkeit, leichte Bearbeitung, einfache Montage, lange Lebensdauer und einfache Instandsetzung verlangt wird.

Die in Fig« 3 gezeigte Einengung (25) im Äussendurchmesser des Entlastungskolbens (16) kann auch in dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Kolben ausgeführt werden« Durch Wahl entsprechender Werkstoffe und Wärmebehandlung des Entlastungskolbens (16) und des Gehäuses (1) oder durch Auflegung einer Chromschicht, z.B. oder oxydierenden Sulfid«, Phosphatschichten u.a. auf die im Durchmesser zusammenarbeitenden Flächen des Kolbens und des Gehäuses bzw· auf eines dieser Elemente - kann die Verschleissfestigkeit des Kolbens und des Gehäuses erhöht und die Neigung zum Festfressen der zusammenarbeitenden Metalle des Kolbens (16) und des Gehäuses (1), verringert werden. Die Plunger (17) im Innenhohlraum des Sntlaetungskolbens (16) können bei geringem. Spiel durch Anpassung der zusammenarbeitenden Flächen oder durch Dichtungsringe (z.B. O-Ringe) wie in Fig« 4 dargestellt, abgedichtet werden· Diese Dichtung ist unentbehr-

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lieh, um ein Durchdringen der in den Räumen (20) und (21) über den Plungern (17) unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit in den Niederdruckraum,, in dem sich der Hebel (4) befindet und der über den Innenratim der Pumpe mit dem Behälter verbunden ist, zu vermeiden.

Das Arbeitsprinzip des erfindungsgemässen Fördermengenregelmechanismus beruht auf dem Nachfolgenden:

Die Vorrichtung wird über eine externe Rohrleitung (9) oder einen im Inneren des Gehäuses vorgesehenen Kanal mit unter dem Förderdruck der Pumpe stehender Flüssigkeit gespeist, der auf den Steuerkolben (7) wirkt und diesen in Richtung des Hebels {4) und der Verstellscheibe (5) und damit auch die Pumpenkolben auf Nullhub drückt. In seiner Bewegung in der Richtung zum Hebel drückt der Steuerkolben auf die Stirnfläche des Entlastungskolbens (6) und verschiebt diesen und mit ihm den ander Innenfläche des Entlastungskolbenbodens anliegenden Hebel (4) bist zur Aufhebung aller Spiele und bis zum Anschlag an den Kolben (11) am Ende der Stellspindel bei Handsteuerung, wie in Fig· I, bzw» bis zur Erreichung des Gleichgewichtes gegen die Kraft der Feder (22) bei automatischer Steuerung, wie in Flg. 2, oder gegen die Wirkung des über eine Rückführung bei hydraulischer Steuerung, wie in Fig. 3 zugeleiteten Gegendrucks.

Im Falle einer Verringerung des Förderdrucks, der auf deni Steuerkolben (7) wirkt, kehrt dieser in seine Ausgangeeteillung zurück* gleichzeitig dreht sich der Hebel (4) und ttitj ihm die Verstellscheibe (5) um ihre in Fig, I

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und 3 gezeigte Achee (23) unter Einwirkung, z.B. der Feder (22) in Richtung zur maximalen Förderleistung der Pumpe.

In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Druckabfalls in der Leitung (9) erfolgt eine schnelle oder langsame Rückdrehung der Verstellscheibe, üb Stösse zu vermeiden, die bei einer gewaltsamen Rückstellung der Scheibe auf maximale Fördermenge auftreten können, wurde eine hydraulische Dämpfung angewandt· Die Dampfung beruht darauf, dass durch die Bohrungen (14, 15) oder die Einkerbungen in den Kolben wie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt, oder durch Undichtigkeiten zwischen den Mänteln der Kolben (6) und (11) und den Führungsbohrungen auf den Auesendrehmessern Flüssigkeit in oder aus dem Kaum zwischen dem Entlastungskolben (6) und dem Kolben (11) treten kann.

Spiele und Kräfte, die während des Betriebes der Pumpe am Hebel (4) auftreten können, werden immer aufgehoben, da zwischen den zusammenarbeitenden Flächen eine Bewegungsfreiheit herrscht, die unter der Einwirkung einerseits des Steuerkolbens (7) und andererseits der Kraft der Feder (22) oder bei hydraulischer Steuerung des über die Leitungen (9) und (24) zugeführten Drucks eine gegenseitige. Verschiebung der Elemente gestattet«

Patentansprüche

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Claims

• li -

Patentansprüche

Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulik-

n oder -motoren mittels einer, in einen Stellhebel übergehenden Verstellscheibe, die durch einen reziprozieren* den Stellkolben gesteuert wird, an den von einer Seite der Fürderdruck der Pumpe oder der Druck einer Hilfskraftquelle angelegt wird, dadurch gekennzei chnet, dass sie einen Entlastungskolben (6) mit Innenhohlraum enthält, in den durch eine Aussparung im Kolbenmantel der Kopf des Hebels (4} eingeführt ist und in dem der Kolben (11) untergebracht ist«

2» Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulikpumpen oder -motoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im Entlastungskolben (6) als auch im Kolbem (11) mindestens eine oder mehrere Bohrungen oder Einkerbungen (14, 15} von geringem Querschnitt im Kolbenboden oder im Mantel der Kolben (6 und 11} vorhanden sind.

3» Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulikpumpen oder -motoren nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η -zeichnet , dass der Entlastungskolben (16) die Form einer Hülse hat, in deren Innenhohiraum durch eine Aussparung in zylindrischen Hantel der Kopf dee Hebels (4) eingeführt 1st und in dem sich überdies zwei an den Hebelkopf anliegende Plunger (17) mit gleichem oder verschiedenen Durchmessern befinden, deren Axialspiel einerseits durch

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die besonders ausgebildete Auflegefläche und andererseits durch den vor einem Herausfallen aus dem Entlastungskolben (16) schlitzenden Sprengring (18) begrenzt ist.

4· Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulikpumpen oder -motoren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 bzw. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass auf den Mantel des Entlastungskolbens eine mindestens 0,01 mm dicke.Chromschicht aufgetragen ist.

5. Vorrichtung zur Regelung¹ der Fördermenge von Hydraulikpumpen oder -motoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die im Entlastungskolben (16) befindlichen Plunger (17) mit Gleitpassung im Innenhohlraum eingepasst sind und dass ihr Axialspiel durch die Bedienung B - C*-k + D + E - A^-O bestimmt ist.

6. Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulikpumpen oder -motoren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Plunger (17) im Innenhohlraum des Entlastungskolbens an ihrem Aussendurchmesser durch Dichtungsringe, z.B. O-Ringe (19), abgedichtet sind·

7« Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulikpumpen oder -motoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkolben entweder als selb ständiges Element (11), oder als Endstück der Federführung (12) Auftritt.

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θα Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Hydraulik -pumpen oder »motoren noch Anspruch 2, dadurch g β k e η η · zeichnet, dass die Stirnfläche des Bodens des Entlastungskolbens (6) und der Plunger (17) flach, konvex oder konkav gestaltet sein können. . _s

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