Regelorgane für Verstellpumpen mit systematischer Vermeidung kontinuierlicher Bypass-Verluste
In Konstantdrucksystemen wird der nötige Fördervolumenstrom durch Verstellpumpen an den Bedarf des Hydrauliksystems angepasst. Nach dem Stand der Technik wird zur Dämpfung des Stellantriebs eine Bypass-Blende verwendet, die kontinuierlich einen Verlustvolumenstrom zum Tank abführt. Im Rahmen des Forschungsprojekts wird ein neuartiges Reglerkonzept entwickelt und erprobt, dass auf die Bypass-Verluste verzichtet und somit nur Leistung zum Verstellen des Fördervolumens benötigt.
| Nutzen | Vorgehen |
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Robuste hydraulisch-mechanische Druckregelung mit geringen Verlusten |
Simulative Konzeptionierung von Varianten des Pumpenreglers |
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Pumpenunabhängige Reglergestaltung |
Konstruktion und Ausgestaltung für eine Serienpumpe |
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Pumpenregler ohne Bypass-Verluste – Einsparung 1-2 kW |
Fertigung und Erprobung des Pumpenreglers |
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Verbesserung des Wirkungsgrads in allen Betriebspunkten |
Validierung der Dynamik und der Vermeidung von Bypass-Verlusten |
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Forschungsgruppe Hochleistungskomponenten
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Druckregler von Verstellpumpen
Die Anpassung des Fördervolumenstroms einer verstellbaren Pumpe an die Verbrauchervolumenströme ist die Aufgabe eines Druckreglers. Bei einem erhöhten Volumenstrombedarf sinkt der Systemdruck des Hydraulikkreises. Diese Änderung wird vom Regler erfasst und über das Stellsystem der Pumpe der Schwenkwinkel vergrößert. Die Anforderung nach einer hohen Dynamik des Stellsystems führt zu gering gedämpften Komponenten, sodass nach dem Stand der Technik die Dämpfung über eine Bypass-Blende realisiert wird.
„Verlustfreie“ Konzepte von Pumpenreglern
Mit der Idee die Dämpfung des Systems über Rückführungen von Systemgrößen zum Regler zu realisieren, können die Bypass-Verluste eingespart werden. Zur Übersicht der Möglichkeiten ist in Bild 2 der Wirkungsplan eines Druckreglers mit verschiedenen Rückführungen gegeben.
Druckregler mit mechanischer Stellwegrückführung
Eine Variante, die innerhalb des Projekts untersucht werden soll, ist die nachgebende Rückführung des Stellwegs. Dies ist als mechanische Ausführung in Bild 3 gezeigt. Diese Art der Systemdämpfung benötigt keine Leistung, wenn sich die Pumpe in einen stationären Betriebspunkt befindet. Prinzipiell kann die gleiche Rückführung auch mit hydraulischen Stellgliedern erfolgen.
Danksagung
Das IGF-Vorhaben 19789 N / 1 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Maschinenbau e. V. – FKM, Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.