DE3914485C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Förder­ stroms und des Förderdrucks einer verstellbaren Pumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Einrichtungen kann es im Übergangsbereich zwischen Strom- und Druckregelung zu Verfälschungen der Stromregelcharakteristik kommen, wenn das Pilot­ ventil für die Druckregelung nicht die gewünschte Idealkennlinie besitzt. Eine sogenannte Voröffnung dieses Ventils, also ein kleiner Durchfluß schon vor Erreichen des eingestellten Drucks, verursacht bei den üblichen Stromregelventilen eine Rückstellung der Pumpe auf zu kleinen Förderstrom - also eine Abweichung von der gewünschten Stromreglerkennlinie - weil sich die Druckgefälle an zwei hinter­ einanderliegenden Drosseln addieren.

In der DE-OS 28 40 687 ist eine Einrichtung beschrieben, die den aufgezeigten Mangel beseitigt. Für manche Anwendungen ist allerdings nachteilig, daß der Förderstrom der verstellbaren Pumpe mit dieser Schaltung über die Meßdrossel nicht ganz auf den Wert Null herunter­ geregelt werden kann. Dieses rührt davon her, daß der Meßdrossel eine kleine Konstantdrossel parallel liegt.

Die DE 29 06 166 A1 zeigt eine Einrichtung zur Regelung des Förderstroms und des Förderdruckes einer verstellbaren Pumpe mit einem Regelventil für die Stelleinrichtung der Pumpe. Dieses Regelventil wird einerseits stets vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt und andererseits von der Druckdifferenz an einer vom Förderstrom durchflossenen Drosseleinrichtung sowie einer Regelfeder. Die Drosseleinrichtung besteht aus zwei parallel geschalteten Drosseln, zwischen denen das Regelventil angeordnet ist. Zwischen der ersten Drossel und dem Regelventil ist ein Rückschlagventil angeordnet, während zwischen der zweiten Drossel und dem Regelventil ein Pilotventil zur Druckregelung angeordnet ist. Mit Hilfe des Rückschlagventils zwischen dem Regelventil und der ersten Drossel soll gewährleistet werden, daß nach dem Öffnen des Pilotventils der niedrige der beiden hinter den Drosseln herrschenden Drücke am Regelventil ansteht. Bei dieser Anordnung tritt aber gerade im Moment des Umschaltens von Stromregelung auf Druckregelung eine Unstetigkeit in der Stromregelkennlinie auf, weil in diesem Zustand das Rückschlagventil geöffnet ist. Darüber hinaus liegt in dem für eine genaue Regelung kritischen Stromregelbetrieb die erste Drossel der zweiten Drossel parallel, weil auch hier das Rückschlagventil geöffnet ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch die Zurückstellung der verstellbaren Pumpe bis auf Nullförderung durch Verschließen der Meßdrossel möglich ist und daß der Übergang zwischen den beiden Betriebsarten ohne Verfälschung der Stromregel­ kennlinie erfolgt. Auch die Dynamik, insbesondere im Stromregel­ betrieb, wird verbessert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 in schema­ tischer Darstellung eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe, in den Fig. 2 bis 4 Abwandlungen dieses Ausführungsbei­ spiels.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeichnet, die über eine Saugleitung 11 Druckmittel aus einem Behälter 12 ansaugt und dieses in eine Förderleitung 13 verdrängt. Das Stellglied 14 der Pumpe wird in bekannter Weise durch zwei Stellkolben 15, 16 einge­ stellt, von denen der Stellkolben 15 eine größere Fläche aufweist als der Stellkolben 16. Letzterer ist über eine Leitung 17 an die Förderleitung 13 angeschlossen, woraus zu erkennen ist, daß er stets vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt ist.

In der Förderleitung 13 ist eine verstellbare Drossel 26 angeordnet. Zwischen dieser und der Pumpe geht von der Förderleitung eine Zweigleitung 18 aus, welche in eine Zweigleitung 19 mündet, die hinter der Drossel 26 an die Förderleitung 13 angeschlossen ist. Von der Leitung 18 geht eine Steuerleitung 20 aus, welche an die linke Stirnseite 21A eines Regelventils 21 führt, welches als 3/3-Wege­ ventil mit stufenlosen Übergängen ausgebildet ist; seine Schalt­ stellungen sind mit I-III bezeichnet. Von der Zweigleitung 19 geht eine Steuerleitung 22 aus, welche an die rechte Stirnseite 21B des Regelventils führt. Von dieser Seite wirkt auch eine Reglerfeder 23 auf das Steuerventil ein, und zwar entgegen der aus der Steuer­ leitung 20 herrührenden Flüssigkeitskraft. Der die Feder aufnehmende Raum ist strichpunktiert angedeutet und trägt die Bezeichnung 24.

In der Zweigleitung 18 ist eine Drossel 25 angeordnet, und zwar kurz vor der Einmündung in die Zweigleitung 19. In dieser ist ebenfalls eine Drossel 27 angeordnet, und zwar vor der Abzweigung der Steuer­ leitung 22. Hinter dieser Abzweigung befindet sich in der Zweig­ leitung 19, und zwar vor der Einmündung der Zweigleitung 18 in diese, ein Rückschlagwentil 29, das sich in Richtung von der Förder­ leitung 13 in Richtung Mündungsstelle der Zweigleitung 18 zu öffnen vermag. Hinter der Einmündung der Zweigleitung 18 in die Zweig­ leitung 19 ist an letztere ein Pilotventil 30 angeschlossen.

Vom großen Stellkolben 15 geht eine Leitung 32 aus, die am Regel­ ventil mündet. Außerdem geht von der Zweigleitung 18 eine Leitung 33 aus, die ebenfalls am Regelventil mündet, jedoch auf der gegenüber­ liegenden Seite. Von dort geht noch eine Leitung 34 aus, die zum Behälter 12 Verbindung hat.

Fördert die Pumpe 10 Druckmittel in die Förderleitung 13, so herrscht bei Stromregelbetrieb im Federraum 24 der Druck p_C, der sich über die Drossel 27 dem Verbraucherdruck p_B hinter der Drossel 26 angleicht, da das Rückschlagventil 29 geschlossen ist, weil p_D = p_A < p_B ist. Der Druck p_A herrscht vor der Drossel 26, der Druck p_B hinter dieser Drossel. Bei geschlossenem Rück­ schlagventil 29 kann auch kein Druckmittel über die Drossel 25 zum Verbraucher fließen, da hier der höhere Druck p_A herrscht. Die Genauigkeit des Stromregelventils 21 wird allein durch die Überein­ stimmung des Druckgefälles an der Drossel 26 mit der Druckdifferenz am Regelventil bestimmt. Eine eventuelle Leckage des Pilotventils 13 hat keinen Einfluß auf die Regelgenauigkeit, da sie weder den Meß­ strom, noch das Meß- Δp beeinflußt.

Befindet sich das Regelventil 21 durch entsprechende Einstellung der Drossel 26 beispielsweise in Schaltstellung I, so fließt vom Stell­ kolben 15 über die Leitungen 32 und 34 Druckmittel zum Behälter ab. Der Stellkolben 16 verstellt die Pumpe auf kleinere Fördermenge. Im umgekehrten Fall - also wenn sich das Regelventil in Schaltstellung III befindet, fließt Druckmittel unter Förderdruck über die Leitungen 33 und 32 zum größeren Stellkolben 15, der nun die Pumpe ausstellt.

Wenn sich das Pilotventil 30 durch entsprechend hohen Druck in der Zweigleitung 18 öffnet - d. h. bei Druckregelbetrieb - dann ist p_B größer als p_D, weil das Pilotventil den Druck p_D begrenzt. Das Druckgefälle an der Drossel 25 ist nunmehr größer als dasjenige an der Drossel 26 und bestimmt die Stellung des Regelventils, da nun das Rückschlagventil 29 öffnet und p_C = p_D wird. Die beiden Funktionen des Reglers beeinflussen sich gegenseitig nicht.

Aus Obigem ist zu erkennen, daß dieser Schaltung das Prinzip zugrundeliegt, daß für die Druck- und Stromreglerfunktion der Pumpe die beiden spezifischen Druckdifferenzen an den Drosseln 26 und 25 simultan erzeugt werden. Über die Auswahlschaltungen wird dann an das Regelventil die jeweils größere Druckdifferenz angelegt. Hierfür muß das federseitige Schieberende mit dem jeweils niedrigeren der beiden Steuerdrücke verbunden werden, da auf das andere Schieberende immer der Pumpenförderdruck wirkt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von Obigem lediglich dadurch, daß an die Steuerleitung 22 eine Leitung 33 angeschlossen ist, in welcher sich ein Rückschlagventil 34 befindet, das sich in Richtung zur Förderleitung 13 hin zu öffnen vermag. Hierdurch wird die dynamische Eigenschaft der Schaltung im Strom­ regelbetrieb verbessert, weil das vom Regelschieber bei einem Sollwertsprung aus dem Federraum 24 verdrängte Druckmittelvolumen über das Rückschlagventil 34 schneller entweichen kann als über die Drossel 27. Am guten statischen Verhalten des Reglers ändert sich dadurch nichts.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bringt eine weitere Ver­ besserung der Stromreglerdynamik. Hier ist das Rückschlagventil 34 nach Fig. 2 durch ein Zweiwegeventil 35 ersetzt, das im Stromregel­ betrieb den Federraum 24 direkt über eine von der Förderleitung 13 abzweigende Leitung 36 mit dem Arbeitsdruck verbindet. Die Drossel 27 kann wie zuvor angeordnet sein oder im Wegeventil 35A integriert sein - siehe Fig. 3a. Ebenso kann die Drossel 25 in einer Längs­ bohrung des Wegeventils 35 untergebracht werden - siehe hierzu Fig. 3b. Damit erhält man eine sehr kompakte und kostengünstige Anordnung.

Das Wegeventil 35 wird schon durch eine kleine Differenz (Größen­ ordnung 1 bis 3 bar) der Drücke p_A und p_D aus der gezeichneten Position gegen eine Feder 37 in seine andere Stellung ausgelenkt (Übergang zum Druckreglerbetrieb). Die Schaltung entspricht dann wieder uneingeschränkt derjenigen nach Fig. 1.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die die Umschaltung zwischen den beiden Betriebsfunktionen über ein 3/2-Wege-Ventil 40 (bzw. 3/3-Wege-Ventil 40A in Fig. 4A) vornimmt. Der Federraum 24 des Regelschiebers 21 wird durch das Ventil 40 jeweils zur Seite des geringeren Druckes (größeres Δp) hin verbunden. Wenn die äußeren Bedingungen (Beschleunigungskräfte usw.) einen gefesselten Schieber des Ventils 40A verlangen, kann dieser nach Fig. 4A auch in Mittelstellung zentriert werden. Die Anordnung nach Fig. 4 ist im dynamischen Verhalten der Schaltung nach Fig. 3 vergleichbar.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Regelung des Förderstroms und Förderdrucks einer verstellbaren Pumpe (10) mit einem Regelventil (21), das eine Stelleinrichtung (15, 16) für das Stellglied (14) der Pumpe steuert und das einerseits stets vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt ist, andererseits von der Druckdifferenz an einer vom Förderstrom durch­ flossenen Drosseleinrichtung (25, 26) sowie von einer Reglerfeder (23) belastet ist, wobei die Drosseleinrichtung aus einer in der Förderleitung der Pumpe angeordneten Drossel (26) besteht sowie aus einer zweiten parallelgeschalteten Drossel (25), welche in einer vor der Drossel (26) ausgehenden ersten Zweigleitung (18) angeordnet ist, die in eine zweite Zweigleitung (19) mündet, welche von einer Stelle hinter der ersten Drossel (26) ausgeht und an der hinter der Mündungsstelle der ersten Zweigleitung ein Pilotventil (30) angeordnet ist und in der zweiten Zweigleitung (19) ein Ventil (29, 40) angeordnet ist, das nach dem Öffnen des Pilotventils (30) den niedrigeren der beiden hinter den Drosseln (25, 26) herrschenden Drücke an diejenige Steuerseite des Regelventils (21) leitet (Federraum 24), auf die auch die Reglerfeder (23) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (29, 40) so zwischen Federraum (24) und Pilotventil (30) angeordnet ist, daß es nur im Betriebszustand der Regelung des Förderdrucks, d. h. nach Öffnen des Pilotventils (30), einen Druckmittelstrom von der parallelgeschalteten Drossel (25) zum Federraum (24) ermöglicht und im Betriebszustand der Stromregelung einen derartigen Druckmittelstrom sperrt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Rückschlagventil (29) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (24) über eine ein Rückschlagventil (34) ent­ haltende Leitung (33) mit der Förderleitung hinter der Drossel (26) verbunden ist und welches sich in Richtung vom Federraum zur Förder­ leitung hin zu öffnen vermag (Fig. 2).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel an die zweite Zweigleitung ein Schaltventil (35) geschaltet ist (Fig. 3).

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Schaltventil (40) ist, das von den Drücken in der Förder­ leitung (13) bzw. Zweigleitung (18) gesteuert ist und das eine Verbindung von der Förderleitung zum Federraum (24) bzw. von diesem zum Pilotventil steuert.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in der Förderleitung (13) angeordnete Drossel (26) verstellbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das an die Zweigleitung (19) angeschlossene Pilot­ ventil (29) verstellbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der zweiten, von der Förderleitung (13) hinter der Drossel (26) abzweigenden und zum Pilotventil (30) führenden Leitung (19) eine Drossel (27) angeordnet ist, und zwar vor der zum Regel­ ventil (21) führenden Steuerleitung (22) .