DE2159766A1

DE2159766A1 - Druckregelung mit verstellpumpe

Info

Publication number: DE2159766A1
Application number: DE19712159766
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Appel
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1973-06-07

Description

Druckregelung mit Verstellpumpe Die Erfindung betrifft eine Verstellpumpe mit Druckregelung, insbesondere zur Speisung mehrerer Verbraucher. In bekannter Weise wird bei einer Verstellpumpe mit Druckregelung deren Förderstrom soweit verringert, daß der am Druckregelgerät eingestellteDruck von der Pumpe gerade aufrechterhalten wird.
Sind an der Pumpe mehrere Verbraucher mit voneinander verschiedenem Druckbedarf angeschlossen, muß sich die Druckeinstellung des Druckregelgerätes nach dem höchsten geforderten Verbraucherdruck.richten. Hierbei werden die übrigen im Betrieb befindlichen Verbraucher mit diesem Druck auch während der Zeit in der der Verbraucher mit diesem höchsten Druckbedarf außer Betrieb ist, beaufschlagt. Aber auch ein Verbraucher mit nur wechselndem Druckbedarf wird bei dieser bekannten Druckregelung ständig vom höchsten am Druckregelgerät eingestellten Druck beaufschlagt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verstellpumpe mit Druckregelung zu schaffen, deren Druckeinstellung dem jeweils momentan geforderten höchsten Druckbedarf laufend anzupassen ist, um damit einen wirtschaftlichen Betrieb der Pumpe zu sichern.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das die hydraulische Anstellvorrichtung der Verstellpumpe beeinflußende Steuerventil in der einen Steuerrichtung in an sich bekannter Weise vom Pumpendruck und in der anderen Steuerrichtung vom Verbraucherdruck, sowie einer Federkraft beaufschlagt ist, wobei die Federkraft zumindest der durch Strömungsverluste bedingten am Steuerglied des Steuerventils wirkenden Druckdifferenz zwischen Pumpen- und Verbraucherdruck entspricht und der Verbraucherdruck gemeinsam mit der Federkraft das Steuerglied im Sinne einer Erhöhung der Fördermenge der Pumpe beaufschlagt.
Durch die Verwendung des Verbraucherdruckes als weiteren am Steuerglied des Steuerventils angreifenden Steuerdruck, wird die Fördermenge der Verstellpumpe auf dem jeweils gerade erfordetlichen höchsten Verbraucherdruck abgestellt und damit ein wirtschaftlicher Betrieb der Pumpe gewährleistet. Vorteilhafterweise ist das Steuerventil als Längsschieberventil ausgebildet, dessen Steuerkolben einen Steuerraum einschließt der einen mit der Druckleitung der Pumpe, sowie einen mit dem Tank in Verbindung stehenden gesteuerten Anschluß und einen dritten Anschluß für die zur Anstellvorrichtung der Verstellpumpe führenden Steuerleitung aufweist, wobei die Anstellvorrichtung von einem Differentialzylinder gebildet ist, dessen kolbenstangenseitiger Zlyinderraum vom Pumpendruck und dessen kolbenseitiger Zylinderraum vom Steuerdruck des Steuerventils beaufschlagt-ist und im kolbenseitigen Zylinderraum zusätzlich eine den Kolben in Richtung der Kolbenstange belastende Feder wirksam ist. Zweckmäßiger Weise sind zur Dämpfung der Stellbewegung des Anstellzylinders dessen beide Zylinderräume über eine Drossel verbunden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die vom Steuerventil zur Anstellvorrichtung der Pumpe führende Steuerleitung über ein, die Pumpe bei Erreichen eines statisch wirksamen Maximaldruckes in die Nullförderstellung zurücksteuerndes Steuerventil geführt. Dieses Steuerventil ist in vorteilhafter Weise ebenfalls als Längsschieberventil ausgebildet und dessen Steuerkolben weist ebenfalls einen Steuerraum mit drei Anschlüssen auf, wovon der eine Anschluß der mit dem vom Verbraucherdruck gesteuerten Steuerventil über eine Steuerleitung in Verbindung steht und ein mit dem Tank in Verbindung stehender Anschluß vom Steuerkolben zu steuern sind und ein weiterer ungesteuerter Anschluß unmittelbar mit der zur Anstellvorrichtung der Verstellpumpe führenden Steuerleitung in Wirkverbindung steht und der Steuerkolben in Schließrichtung des Tankanschlusses von einer den maximalen Pumpendruck festlegenden anstellbaren Feder belastet ist und in Schließrichtung des Anschlußes, der mit der Steuerleitung verbunden ist, die zum vom Verbraucherdruck gesteuerten Steuerventil führt vom Pumpendruck beaufschlagt ist. Bei Speisung mehrerer Verbraucher durch die Verstellpumpe, stehen diese in einfacher Weise über miteinander verschachtelte Wechselventile mit der Steuerleitung in Verbindung, die zum vom Verbraucherdruck gesteuerten Steuerventil führt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
In der einzigen Figur ist mit 1 die Verstellpumpe und mit 2 die von einem Differentialzylinder gebildete Anstellvorrichtung bezeichnet. Die Druckleitung 3 der Verstellpumpe führt zu einer Verteilerleitung 4, von der die einzelnen Leitungsabschnitte 4a, 4b, 4c und 4d zu den von Wegeventilen gebildeten Steuerorganen 5, 6, 7 und 8 führen. Diesen Steuerorganen sind Arbeitszylinder 9, lo und 11, sowie ein Hydraulikmotor 12 zugeordnet. Die vom Steuerorgan 5 zum Arbeitszylinder 9 führende Arbeitsleitung 13 und die vom Steuerorgan 6 zum Arbeitszylinder lo führende Arbeitsleitung 14 sind über Leitungsabschnitte 13a, 14a mit den beiden Eingängen eines Wechselventils 15 verbunden, ebenso sind die vom Steuerorgan E zum Hydromotor 12 führenden Arbeitsleitungen 16 und 17 über Leitungsabschnitte 16a, 17a mit den Eingängen eines Wechselventils 18 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 19 mit dem Eingang eines weiteren Wechselventils 20 in Verbindung steht, dessen anderer Eingang über die Leitung 21 mit der vom Steuerorgan 7 zum Arbeitszylinder 11 führenden Arbeitsleitung 22 verbunden ist. Die vom Wechselventil 15 wegführende Leitung 23 und die vom Wechselventil 2c wegführende Leitung 24 führen zu den Eingängen eines weiteren Wechselventils 25, dessen Ausgang über eine Steuerleitung 26 mit dem Kolbenraum 27 eines Steuerventils 28 in Verbindung steht.
Durch diese verschachtelteVerbindung der Arbeitszylinder, sowie des Hydromotors über Wechselventile mit der Steuerleitung 26 herrscht in dieser jeweils der höchste anstehende Verbraucherdruck Das Steuerventil 28 weist einen Steuerkolben 29 auf, der einen Steuerraum 30 einschließt, der seinerseits drei Anschlüsse P1, A1 und T1 aufweist. Der Anschluß P1 steht über die Leitung 31 mit der Druckleitung 3 der Anstellpumpe 1 in Verbindung und der Anschluß T1 über eine Leitung 32 mit der zum Tank T führenden Tankleitung 33. Die Anschlüsse P1 und T1 werden von den Steuerkanten 29a, 29b des Steuerkolbens 29 gesteuert. Der ungesteuerte Anschluß A1 ist über eine Leitung 34 mit dem Anschluß P2eines Steuerventiles 35 verbunden. Ferner weist das Steuerventil 28 einen Steuerraum 28a auf, der über den Anschluß X1 mit der zur Druckleitung 3 der Anstellpumpe 1 führenden Leitung in Verbindung steht. Damit wird der Steuerkolben 29 in Schließrichtung des Anschlusses P1 vom Pumpendruck unmittelbar beaufschlagt. In der Gegenrichtung wird der Steuerkolben 29 neben dem im Federraum 27 herrschenden Verbraucherdruck zusätzlich von der Feder 43 belastet, die über ein Stellorgan 44 in ihrer Federspannung anstellbar ist.
Das Steuerventil 35 hat einen Steuerkolben 36, der einen Steuer-' raum 37 begrenzt. In diesem Steuerraum 37 münden neben dem Anschluß P2 noch die Anschlüsse T2 und A2 ein. Der Anschluß T2 steht über die Leitung 38 mit der Tankleitung 33 in Verbindung und der Anschluß A2 über die Leitung 39 mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 40 der Anstellvorrichtung 2. Die Steuerkanten 36a und 36b des Steuerkolbens 36 steuern die Anschlüsse P2, T2.
Der Anschluß A2 ist ungesteuert und steht deshalb dauernd mit dem Steuerraum 37 in Verbindung. In Schließrichtung des Anschlusses T2 ist der Steuerkolben 36 von der Anstellfeder 41 belastet und in der Gegenrichtung also in Schließrichtung des Anschlusses P2 ist der Steuerkolben durch die Verbindung des Steuerraumes 36c über den Anschluß X2 den Leitungsabschnitt 42, sowie über die Leitung 34 mit dem im Steuerraum 30 des Steuerventils 28 herrschenden Steuerdruck beaufschlagt.
Der steuerkolbenseitige Zylinderraum 45 der Anstellvorrichtung steht über die Leitung 46 ebenfalls mit der zur Druckleitung 3 der Anstellpumpe 1 führenden Leitung 31 -in Verbindung. Von der Leitung 46 führt eine Leitung 47 mit Drossel 48 zum kolbenseitigen Zylinderraum 40 der Anstellvorrichtung 2. Der Kolben 49 wird zusätzlich von einer im kolbenseitigen Zylinderraum 40 angeordneten Druckfeder 50 im Sinne einer größer werdenden Fördermenge der Verstellpumpe 1. belastet. Zur Absicherung der Antriebseinheit führt von der Druckleitung 3 der Anstellpumpe 1 eine Leitung 51 zu einem Druckbegrenzungsventil 52, dessen Ausgang über die Leitung 53 mit dem Tank in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der Verstellpumpe mit der Druckregelung ist folgende: In der gezeigten betriebs losen Stellung ist die Verstellpumpe 1 infolge der Kraft der Feder 50 in der Anstellvorrichtung 2 auf ihre maximale Fördermenge verstellt. Da der Federraum 27, sowie der Steuerraum 28a des Steuerventils 28 ebenfalls drucklos ist, ist der Steuerkolben 29 mittels der Feder 43 in die gezeigte Ausgangsstellung verschoben, in der die Anschlüsse A und P1 über 1 1 die Steuerkammer 30 miteinander in Wirkverbindung stehen. Der Anschluß T1, der über die Leitung 32 mit der zum Tank T führenden Leitung 33 in Verbindung steht, ist in dieser Ausgangsstellung des Steuerkolbens 29 von der Steuerkante 28b des Steuerkolbens 28 verschlossen.
Das Steuerventil 35 befindet sich ebenfalls in seiner Ausgangsstellung in der der Anschluß P2 und der Anschluß A2 miteinander in Verbindung stehen. Der Anschluß T2 ist von der Steuerkante 36b des Steuerkolbens 36 ebenfalls abgeschlossen. Da sich in dieser Betriebslage die Steuerorgane 5, 6, 7 und 8 ebenfalls in ihrer Ausgangs- bzw. Schließstellung b befinden und die Verbraucher 9tlo, 11 und 12 drucklos sind, arbeitet die Pumpe 1 nur gegen den an der Druckfeder 43 eingestellten Druck, d.h., die Pumpe fördert beim Erreichen dieses Druckes nur noch die Leckverluste, so daß über das Druckbegrenzungsventil 52 keine Druckflüssigkeit zum Tank T fließt. Sobald eines der Steuerorgane 5,6,7 oder 8 bzw. mehrere derselben in die Schaltstellung a verschoben werden, schließt sich das Druckbegrenzungsventil 52 und die betreffenden Verbraucher 9,10,11 oder 12 setzen sich in Bewegung. Hierbei wird über die Wechselventile 5,10,25,10 und 18 der jeweils herrschende höchste Verbraucherdruck über die Steuerleitung 26, sowie den Anschluß Y1 dem Federraum 27 des Steuerventils 18 zugeführt. Damit wird der Steuerkolben 29 neben der Kraft der Feder 43 zusätzlich vom Verbraucherdruck in Richtung des Steuerraumes 28a, der unter dem Druck am Ausgang der Verstellpumpe steht, beaufschlagt bzw.
belastet. Steigt nun der Pumpendruck gegenüber dem Verbraucherdruck stärker an, verschiebt sich der Steuerkolben 29 in Richtung des Federraumes 27 und schließt hierbei den Anschluß P1, während mit der Steuerkante 29b der mit dem Tank in Verbindung stehende Anschluß T1 geöffnet wird. Dies bedingt ein Sinken des Druckes im Steuerraum 30. Da dieser Steuerraum 30 über die Leitung 34, den Anschluß P2 des Steuerventils 35, den Steuerraum 37, den Anschluß A2 und über die Leitung 39 mit dem,kolbenseitigen Zylinderraum 40 der Anstellvorrichtung 2 verbunden ist, sinkt auch in diesem Zylinderraum 40 der Druck entsprechend ab, so daß infolge des weiterhin im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 45 wirkenden Pumpendruckes der Kolben 49 des Anstellzylinders 2 in Richtung des kolbenseitigen Zylinderraumes verschoben und damit gleichzeitig die Fördermenge der Anstellpumpe 1 verringert wird. Sobald die Fördermenge der Pumpe 1 einen Wert erreicht hat, durch den sich ein Druck in der Druckleitung 3 aufbaut, der dem Verbraucherdruck zuzüglich der Kraft der Feder 43 im Steuerventil 28 entspricht, ist der Regelvorgang zunächst beendet. Ändert sich beispielsweise der Verbraucherdruck gegenüber dem Pumpendruck in dem Sinne, daß der Steuerkolben 29 des Steuerventils 28 in Richtung des Steuerraumes 28a verschoben und hierbei der Tankanschluß T1 gedrosselt oder ganz abgeschlossen wird und sich der Anschluß P1 entsprechend öffnet, erfolgt ein Druckanstieg in der Steuerkammer 30, der sich durch die genannte Verbindung auch in den kolbenseitigen Zylinderraum 40 der Anstellvorrichtung fortpflanzt und dort den Kolben 49 in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 45 verschiebt, so daß sich die Verstellpumpe in Richtung größer werdender Fördermenge verschwenkt. Sobald die Bewegung der Verbraucher beendet ist und sich ein statischer Druck im gesamten Leitungssystem entsprechend dem Pumpendruck aufbaut und damit auchder Federrraum 27 des Steuerventils 28 mit dem Pumpendruck beaufschlagt ist, verschiebt sich infolge der weiterhin wirksamen Kraft der Feder 43 der Steuerkolben 29 in Richtung der gezeigten Ausgangsstellung in der der Anschluß P1 voll geöffnet und der Tankanschluß T1 geschlossen ist.
Da in diesem Betriebszustand der Pumpendruck auch im Steuerraum 42 des Steuerventils 35 herrscht, wird der Steuerkolben 36. entgegen der Kraft der Feder 41 in Richtung dieser Feder 41 verschoben und der mit der Pumpe über das Steuerventil 28 in Verbindung stehende Anschluß P vom Steuerkolben 36 geschlossen und der Tankanschluß T2 geöffnet. Damit steht der kolbenseitige Zylinderraum 40 über den Anschluß A2 des Steuerventils 35 und dem Tankanschluß T2 mit dem Tank in Verbindung, so daß sich durch den im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 45 wirkenden Pumpendruck der Kolben 49 in Richtung des kolbenseitigen Zylinderraumes 40 bewegt und die Pumpe in Richtung ihrer Nullförderung verstellt.

Claims

Patentansprüche

Hydraulische Verstellpumpe mit Druckregelung, insbesondere zur Speisung mehrerer Verbraucher, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das die hydraulische Anstellvorrichtung (2) beeinflußende Steuerventil (28) in der einen Steuerrichtung in an sich bekannter Weise vom Pumpendruck (3) und in der anderen Steuerrichtung vom Verbraucherdruck (26), sowie einer Federkraft (43) beaufschlagt ist, wobei die Federkraft zumindest der durch Strömungsverluste bedingten am Steuerglied (29) des Steuerventils (28) wirkenden Druckdifferenz zwischen Pumpen- und Verbraucherdruck entspricht und der Verbraucherdruck gemeinsam mit der Federkraft das Steuerglied (29) im Sinne einer Erhöhung der Fördermenge der Verstellpumpe beaufschlagt.
2. Hydraulische Verstellpumpe nach Anspruch l,dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Steuerventil (28) als Längsschieberventil ausgebildet ist, dessen Steuerkolben (29) einen Steuerraum (30) einschließt, der einen mit der Druckleitung (3) der Pumpe (1) in Verbindung stehenden gesteuerten Anschluß (P1) und einen mit dem Tank (T) in Verbindung stehenden gesteuerten Anschluß (TI) r sowie einen dritten mit der Anstellvorrichtung (2) der Verstellpumpe (1) über eine Steuerleitung (34,39) in Wirkverbindung stehenden ungesteuerten Anschluß (A1) aufweist, wobei die Anstellvorrichtung (2) in an sich bekannter Weise von einem Differentialzylinder gebildet ist, dessen kolbeilstangenseitiger Zylinderraum (45) vom Pumpendruck und dessen kolbenseitiger Zylinderraum (40) vom Steuerdruck des Steuerventils (28) beaufschlagt ist und im kolbenseitigen Zylinderraum (40) zusätzlich eine den Kolben (49) in Richtung der Kolbenstange (49a) belastende Feder (50) wirksam ist.
3. Hydraulische Verstellpumpe nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z ei c h ne t , daß die beiden Zylinderräume (40,45) der Anstellvorrichtung (2) über eine Drossel (48) in Verbindung stehen.
4. Hydraulische Verstellpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die vom Steuerventil (28) zur Anste,llvorrichtung (2) führende Steuerleitung (34,39) über ein die Verstellpumpe (1) bei Erreichen eines statisch wirksamen Maximaldruckes in die Nullförderstellung zurücksteuerndes Steuerventil (35) geführt ist.
5. Hydraulische Verstellpumpe nach Anspruch 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das die Verstellpumpe (1) in die Nullförderstellung zurücksteuerende Steuerventil (35) als Längsschieberventil ausgebildet ist, dessen Steuerkolben (36) einen Steuerraum (37) mit drei Anschlüssen (P2, T2, A2) aufweist, von denen der Anschluß (P2),der über eine Steuerleitung (34) mit dem vom Verbraucherdruck gesteuerten Steuerventil (28) in Verbindung steht und der mit dem Tank (T) in Verbindung stehende Anschluß (T2) vom Steuerkolben (36) zu steuern sind und der weitere ungesteuerte Anschluß (A2) unmittelbar mit der zur Anstellvorrichtung (2) führenden Steuerleitung (39) verbunden ist und der Steuerkolben (36) in Schließrichtung des Tankanschlusses (T2) von einer'den maximalen Pumpendruck festlegenden anstellbaren Feder (41) belastet ist und in der Gegenrichtung vom im Steuerraum (30) des Steuerventils (28) herrschenden Druckes beaufschlagt ist.
6. Hydraulische Verstellpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 zur Speisung mehrerer Verbraucher, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbraucher (9,10,11,12) über Wechselventile (15,18,20,25) mit dem Steuerventil (28) in verschachtelter Verbindung stehen.