ES2251680T3 - Sistema para controlar una bomba hidraulica regulable. - Google Patents
Sistema para controlar una bomba hidraulica regulable.Info
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Abstract
Sistema de control de una bomba hidráulica regulable para consumidores, especialmente para aparatos de vehículos, en el que la bomba regulable está solicitada a través de un acumulador de energía en la dirección de ajuste de la misma correspondiente a la elevación del volumen de transporte y a través de un dispositivo de ajuste hidráulico en la dirección contraria, cuyo dispositivo está controlado en un conducto de retorno derivado de la alimentación del lado de alta presión al consumidor, que evacua cantidades excedentes de transporte y que termina en un recipiente de reserva y, en función de la presión del conducto de retorno, entre una válvula de regulación de flujo situada en el conducto de retorno y una válvula de flujo situada aguas abajo de ésta, estando asociada al dispositivo de ajuste una unión variable en sección transversal de salida de flujo hacia el recipiente de reserva, caracterizado porque la válvula de flujo (13) forma la unión variable en sección transversal de flujo de salida hacia el recipiente de reserva (24) y el dispositivo de ajuste (10) está situado en el conducto de retorno (27) entre la válvula de regulación de flujo (12) y la válvula de flujo (13), estando controlada la sección transversal de flujo de salida del dispositivo de ajuste (10) hacia el recipiente de reserva (24), controlada a través de la válvula de flujo (13), de tal manera que, al regular la bomba regulable (1) a un volumen de transporte máximo, se proporcione un tamaño de la sección transversal de descarga maximizado hasta obtener una descarga sin estrangulación.
Description
Sistema para controlar una bomba hidráulica
regulable.
La invención concierne a un sistema para
controlar una bomba hidráulica regulable para consumidores según el
preámbulo de la reivindicación 1.
En la práctica, en los sistemas de trabajo con
consumidores hidráulicos, tal como, por ejemplo, en dispositivos de
servodirección de vehículos automóviles, se trabaja usualmente con
bombas constantes y, debido al accionamiento de la bomba a través
del motor de combustión interna del vehículo automóvil, se
expansionan las cantidades sobrantes que se producen a consecuencia
del número de revoluciones y se reconducen estas cantidades al lado
de aspiración de la bomba, a lo que van ligadas considerables
pérdidas y cargas térmicas especialmente a altos números de
revoluciones. Sin embargo, éstas se aceptan para que, en caso de
necesidad, se tengan disponibles de golpe también en cualquier
momento caudales volumétricos grandes correspondientes a la demanda
máxima de los consumidores y, por tanto, se asegure una
solicitación sin retardos de los respectivos consumidores
hidráulicos, tal como, por ejemplo, en sistemas de servodirección
el cilindro de ajuste que amplifica la fuerza de dirección. La
utilización de bombas hidráulicas regulables, que se ofrecerían de
por sí para la adaptación del volumen de transporte a la respectiva
necesidad en cuanto a la reducción así posible de la potencia de
pérdida, ha fracasado hasta ahora en la práctica debido a que la
dinámica de regulación de las bombas para elevar el volumen de
transporte no siempre se ajusta a los requisitos, lo que, teniendo
en cuenta criterios de confort y también de seguridad, puede
conducir a estados críticos.
En el sistema dado a conocer por el documento DE
197 22 495 A1, que trabaja con una bomba hidráulica regulable, tal
como se le ha tenido en cuenta en el preámbulo de la reivindicación
1, la bomba regulable, que está configurada como una bomba celular
de paletas, está cargada en la dirección de la regulación a caudales
altos a través de un acumulador de energía en forma de un muelle, y
en la dirección contraria a la anterior está cargada a través de un
dispositivo de ajuste hidráulico, estando conectado este dispositivo
de ajuste hidráulico en un conducto de retorno que se deriva de la
alimentación del lado de impulsión al consumidor, que evacua
cantidades excedentes de transporte y que termina en un recipiente
de reserva. En el conducto de retorno está situada, en la dirección
de flujo hacia el recipiente de reserva, una válvula de regulación
de flujo y, desembocando contra el recipiente de reserva como
válvula de flujo, una estrangulación, y entre la válvula de
regulación de flujo y la estrangulación se deriva la presión de
control para una válvula de control a través de cuya compuerta de
control se controla en sección transversal la conexión del
dispositivo de ajuste hidráulico de la bomba regulable a la unión
del lado de alta presión entre la bomba y el consumidor o contra el
recipiente de reserva. Un control de esta clase es relativamente
complejo y la regulación lo más de golpe posible - pretendida con
esta solución - de la bomba regulable en el sentido de un aumento
brusco del volumen de transporte o de la presión del sistema
depende de que se reduzca primero la sección de la conexión del lado
de alta presión del conducto de retorno mediante la aplicación de
una presión de control a la válvula de regulación de flujo y se
rebaje con ello la presión de control en la válvula de control para
que la unión del dispositivo de ajuste hidráulico que corre por la
válvula de control sea abierta hacia el espacio de reserva y se
consiga así una regulación correspondiente de la bomba a través del
acumulador de energía configurado como un muelle, lo que,
considerando los diferentes elementos de ajuste a controlar, excluye
una regulación espontánea de la válvula regulable y también la
configuración afectada de pérdida de la vía de flujo de salida a
través de la válvula
de control.
de control.
La invención se basa en el problema de crear,
para un sistema de control de una bomba hidráulica ajustable, un
sistema de control simplificado que haga posible una reacción
prácticamente de golpe en la conmutación de la bomba regulable a
caudales volumétricos más altos, especialmente máximos, y, por
tanto, eventualmente también un aumento de golpe de la presión de
trabajo del sistema.
Esto se consigue con las características de la
reivindicación 1, como consecuencia de las cuales la sección
transversal de salida del dispositivo de ajuste controlada por la
válvula de flujo se ha maximizado hacia el recipiente de reserva,
con regulación de la bomba regulable a un volumen de transporte
máximo, de tal manera que resulta una descarga casi sin
estrangular, con lo que se hace posible a través del acumulador de
energía una conmutación brusca de la bomba regulable,
manifestándose como conveniente en el marco de la invención una
fuerza de ajuste siempre elevada para el acumulador de energía, a
cuyo fin, por ejemplo, este acumulador de energía está formado por
un muelle con alto pretensado, y el muelle presenta convenientemente
también una elevada característica elástica. Para la conmutación
brusca pretendida se manifiesta como ventajoso en el marco de la
invención que el respectivo volumen desalojado sea utilizado para
rellenar los espacios producidos por la conmutación, es decir, por
ejemplo, referido a un pistón como miembro de ajuste, el volumen
desalojado del espacio de impulsión del lado del cilindro es
conducido al lado posterior del pistón, haciendo posible en general
una unión de cortocircuito de esta clase unas vías de conducción
especialmente cortas y unas grandes secciones transversales
de
transferencia.
transferencia.
En el control cuantitativamente regulado del
dispositivo de ajuste hidráulico en el marco de la solución según
la invención se controla la válvula de flujo preferiblemente en
función de parámetros de control prefijados en el lado del
consumidor, pudiendo tenerse en cuenta también preventivamente,
referido a la utilización a título de ejemplo del sistema según la
invención en vehículos, otras informaciones a derivar, por ejemplo,
de la dinámica de marcha, de modo que en el control de la válvula de
flujo se pueda tener ya eventualmente en cuenta también, con
antelación, la variación que quepa esperar en el comportamiento de
las necesidades del consumidor para el ajuste de la bomba
regulable.
En el marco de la invención, la válvula de
regulación de flujo puede configurarse eventualmente también en
forma ajustable, y a veces puede ser provista también de un control
adicional, especialmente en atención a la ampliación del concepto
básico según la invención a otras funciones.
Como válvula de flujo puede emplearse en el marco
de la invención, de manera muy sencilla, una estrangulación
regulable, con lo que la regulación de la bomba o eventualmente
también su reglaje a otras posiciones de ajuste puede conseguirse
en el marco de la invención con medios sencillos.
Para la válvula de regulación de flujo se
manifiesta como conveniente una estructura con pistón de control
que trabaja como balanza de presión y que, controlando la sección
transversal de paso del lado de alta presión al dispositivo de
ajuste hidráulico, está cargado por muelle por una parte en el lado
de alta presión y en dirección contraria, estando superpuesta a la
carga del muelle una solicitación con una presión que corresponde a
la presión dada a continuación de una estrangulación de medida
situada aguas abajo de la válvula de regulación de flujo en la
unión de tubería entre la válvula de regulación de flujo y la
válvula de flujo que conduce a través del dispositivo de regulación
hidráulico.
Otros detalles y características de la invención
se desprenden de las reivindicaciones. Asimismo, se explica
seguidamente la invención con ayuda de un ejemplo de ejecución que
muestra de forma esquematizada un sistema para controlar una bomba
hidráulica regulable para un consumidor.
En el sistema de control de una bomba hidráulica
regulable 1 para un consumidor 2, representado en la figura 1, el
consumidor 2 está situado en un circuito de suministro con una bomba
regulable 1 situada entre una tubería de aspiración 5 y una tubería
de impulsión 6 y una conexión del consumidor 2 a la tubería de
impulsión 6 a través de la tubería de alimentación 3 y a la tubería
de aspiración 5 a través de la tubería de salida 4, junto con una
unión con el recipiente de reserva 24 en el lado de aspiración.
Entre las conexiones 25 y 26 del lado de impulsión y del lado de
aspiración, ilustradas como situadas en la transición de la tubería
de impulsión 6 a la tubería de alimentación 3 y de la tubería de
salida 4 a la tubería de aspiración 5, respectivamente, se extiende
un conducto de retorno, simbolizado por la tubería de retorno 27, en
la que están situadas, en la dirección de flujo 11 desde la
conexión 25 del lado de impulsión hacia la conexión 26 del lado de
aspiración, una válvula de regulación de flujo 12 y una válvula de
flujo 13.
La bomba regulable 1 está ilustrada de forma
fuertemente esquematizada como una bomba celular de paletas con un
anillo 7 de movimiento alternativo que es regulable con relación a
un rotor no representado con eje 8 solidario de la carcasa para
variar el volumen de transporte de la bomba regulable 1. Como
dispositivo de ajuste está previsto, por un lado, un acumulador de
energía 9, formado por una disposición de muelle, y, por otro lado
- ilustrado por una disposición de cilindro-pistón
-, un dispositivo de ajuste hidráulico 10. El anillo 7 de
movimiento alternativo es regulable en el sentido de elevar el
volumen de transporte por medio de la disposición de muelle que
forma el acumulador de energía 9, y, al solicitarlo en dirección
contraria, es decir, en contra de la fuerza del muelle, es
regulable en el sentido de un descenso del volumen de transporte a
través del dispositivo de
ajuste 10.
ajuste 10.
El dispositivo de ajuste hidráulico 10 está
situado, respecto de su suministro, en el conducto de retorno 27
entre la válvula de regulación de flujo 12 y la válvula de flujo 13,
la cual es variable respecto de su sección transversal de paso
libre y está formada, por ejemplo, por una estrangulación
regulable.
La válvula de regulación de flujo 12 está
representada en la figura 2 de forma esquematizada en su
construcción como complemento de su representación simbólica en la
figura 1 y comprende una balanza de presión en forma de una
corredera de control 14 que, en función de la posición, une, a
través de un canal anular 15, el tramo de tubería 16 del conducto
de retorno 27 que parte del lado de impulsión (tubería de impulsión
6) con el tramo de tubería 17 que termina en el dispositivo de
ajuste hidráulico 10 y en el que está situada una estrangulación de
medida 18. La corredera de control 14 está solicitada con presión en
cada uno de sus lados frontales, concretamente en su lado frontal
19 por la parte de alta presión a través de la derivación 20 hacia
el tramo de tubería 16 y en su lado frontal opuesto 21 a través de
una derivación 22 que parte del tramo de tubería 17 aguas abajo de
la estrangulación de medida 18, apoyándose adicionalmente un muelle
de compensación 23 contra el lado frontal 21.
El dispositivo de ajuste hidráulico 10 está
ilustrado como una unidad de pistón-cilindro, con
apoyo del pistón 28 contra el anillo 7 de movimiento alternativo y
desembocadura del tramo de tubería 17 en el espacio de impulsión 29
delimitado a través del pistón 28 y que hace transición hacia el
tramo de tubería 30 del conducto de retorno 27 que contiene la
válvula de flujo 13, estando dimensionado este tramo de tubería 30
en sección transversal, referido al caudal que se presente como
máximo, según se ilustra en la figura 2, de modo que sea posible una
descarga casi sin pérdidas y, por tanto, sin estrangular hacia el
lado de aspiración o el recipiente de reserva 24. La válvula de
flujo 13 formada como estrangulación regulable está adaptada de
manera correspondiente en su sección transversal de paso, cuando
está completamente abierta, a una sección transversal de salida
maximizada de esta manera, lo cual no ha sido ilustrado.
En atención a una descarga sin estrangular en la
mayor medida posible y un alivio de presión lo más rápido posible
en el espacio de impulsión 29, es también ventajoso que una tubería
de derivación 31 hacia la tubería 30 desemboque en el espacio
posterior 32 con respecto al pistón, de modo que - ilustrado en
forma esquematizada - el respectivo volumen desalojado a través del
acumulador de energía 9 al conmutar la bomba regulable 1 a una
potencia de transporte más alta sea utilizado para rellenar
cavidades producidas por efecto de la conmutación. Esto puede
materializarse por vías muy cortas, utilizándose especialmente
también una unión de cortocircuito de esta clase internamente a la
carcasa en la bomba regulable, lo que no ha sido representado. Sin
embargo, con esta unión de cortocircuito no sólo se pueden evitar
diferencias de presión inhibidoras de la regulación, sino que las
presiones residuales remanentes pueden ser incluso utilizadas para
regular el pistón - como complemento de la fuerza de ajuste del
acumulador de energía 9 -. Mediante una unión de cortocircuito de
esta clase se reduce también la demanda de sección transversal para
la tubería 30 que conduce al recipiente de reserva 24.
Según la invención, mediante la maximización de
la sección transversal de descarga, incluyendo la sección
transversal de estrangulación, cuando está completamente abierta la
estrangulación que forma la válvula de flujo 13, se consigue la
reducción de golpe pretendida de la presión en el espacio de
impulsión 29 y esto con un pequeño coste, pudiendo haber
ciertamente pequeños retardos para la regulación en la dirección
contraria, ligados al diseño duro del acumulador de energía
conveniente para esto bajo una fuerza de ajuste siempre elevada,
por ejemplo debido al empleo de un muelle de alto pretensado y
preferiblemente también de alta característica elástica, pero estos
retardos no traen consigo ni energéticamente ni tampoco en cuanto a
la función del sistema unas repercusiones desventajosas
apreciables.
La ejecución de la válvula de regulación de flujo
12 tiene la consecuencia de que, al disminuir la presión en el
tramo de tubería 17 que termina en el dispositivo de ajuste 10, se
reduce a través de la corredera de control 14 la sección
transversal de flujo del tramo de tubería 16 al tramo de tubería 17,
de modo que, al ampliar la sección transversal de paso de la
válvula de flujo 13, resulta primero una rápida disminución de la
presión, referido al dispositivo de ajuste hidráulico 10. Un
descenso de la presión en el tramo de tubería 16 tiene también una
repercusión correspondiente. Por tanto, si, partiendo de un control
correspondiente de la válvula de flujo 13, se alivia la presión del
dispositivo de ajuste 10 por aumento de la sección transversal de
descarga, se reduce simultáneamente también, aunque por breve
tiempo, la alimentación al dispositivo de ajuste a través del tramo
de tubería 17 hasta que se gradúe de nuevo el caudal volumétrico a
través de la válvula de regulación de flujo 12 que trabaja como
balanza de presión. Resulta también un efecto de regulación
correspondiente en el caso de una demanda a través del consumidor 2
con descenso de la presión en la tubería de alimentación 3 y
descenso correspondiente de la presión en el tramo de tubería 16 del
conducto de retorno 27, de modo que por esta vía se influye también
positivamente sobre el comportamiento de reacción del sistema.
Claims (9)
1. Sistema de control de una bomba hidráulica
regulable para consumidores, especialmente para aparatos de
vehículos, en el que la bomba regulable está solicitada a través de
un acumulador de energía en la dirección de ajuste de la misma
correspondiente a la elevación del volumen de transporte y a través
de un dispositivo de ajuste hidráulico en la dirección contraria,
cuyo dispositivo está controlado en un conducto de retorno derivado
de la alimentación del lado de alta presión al consumidor, que
evacua cantidades excedentes de transporte y que termina en un
recipiente de reserva y, en función de la presión del conducto de
retorno, entre una válvula de regulación de flujo situada en el
conducto de retorno y una válvula de flujo situada aguas abajo de
ésta, estando asociada al dispositivo de ajuste una unión variable
en sección transversal de salida de flujo hacia el recipiente de
reserva, caracterizado porque la válvula de flujo (13) forma
la unión variable en sección transversal de flujo de salida hacia
el recipiente de reserva (24) y el dispositivo de ajuste (10) está
situado en el conducto de retorno (27) entre la válvula de
regulación de flujo (12) y la válvula de flujo (13), estando
controlada la sección transversal de flujo de salida del dispositivo
de ajuste (10) hacia el recipiente de reserva (24), controlada a
través de la válvula de flujo (13), de tal manera que, al regular la
bomba regulable (1) a un volumen de transporte máximo, se
proporcione un tamaño de la sección transversal de descarga
maximizado hasta obtener una descarga sin estrangulación.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque la válvula de flujo (13) es controlada
en función de parámetros de control prefijados en el lado del
consumidor.
3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la válvula de flujo (13) es controlada
en función de parámetros determinados por el entorno del
consumidor.
4. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la válvula de flujo (13)
está formada por una estrangulación regu-
lable.
lable.
5. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque a continuación de la
válvula de regulación de flujo (12) que controla la sección
transversal de paso hacia el dispositivo de ajuste hidráulico (10)
está dispuesta, en dirección al dispositivo de ajuste (10), una
estrangulación de medida (18), y porque el pistón de control (14)
de la válvula de regulación de flujo (12) configurado como una
balanza de presión está solicitado en un lado por la unión con el
lado de impulsión de la bomba regulable (1) y, en dirección
contraria al mismo, está cargado por muelle y también está
solicitado con presión a través de una derivación (22) conectada
aguas abajo de la estrangulación de medida (18).
6. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque, al regular el dispositivo
de ajuste (10), los volúmenes de éste que varían en sentidos
contrarios (espacio de impulsión 29, espacio posterior 32) están
unidos de manera que se comunican con pocas pérdidas.
7. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque como consumidor (2) está
previsto un medio de ajuste de un sistema de servodirección.
8. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque como consumidor (2) está
prevista una transmisión, especialmente una transmisión CVT.
9. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la bomba regulable (1) está
construida como una bomba celular de pa-
letas.
letas.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10209880 | 2002-03-06 | ||
| DE10209880A DE10209880A1 (de) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | System zur Steuerung einer hydraulischen Verstellpumpe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2251680T3 true ES2251680T3 (es) | 2006-05-01 |
Family
ID=27762743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03711913T Expired - Lifetime ES2251680T3 (es) | 2002-03-06 | 2003-03-03 | Sistema para controlar una bomba hidraulica regulable. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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