DD142741A1 - DEVICE FOR CONTROLLING THE FLUID CURRENT OF ROTATION PISTON MACHINES, IN PARTICULAR GEAR PUMPS - Google Patents
DEVICE FOR CONTROLLING THE FLUID CURRENT OF ROTATION PISTON MACHINES, IN PARTICULAR GEAR PUMPS Download PDFInfo
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Description
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Titel«Title"
"Einrichtung zur Steuerung des Fluidstroms von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere Zahnradpumpen11·Device for controlling the fluid flow of rotary-piston machines, in particular gear pumps 11
Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung des Fluidstroms von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere Zahnradpumpen, bei denen bei konstanter Antriebsdrehzahl ein Zu- und Abschalten des Fluidstroms notwendig ist.The invention relates to a device for controlling the fluid flow of rotary piston machines, in particular gear pumps, in which at constant drive speed switching on and off of the fluid flow is necessary.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:
Es sind Einrichtungen der vorgenannten Art für Zahnradpumpen bekannt, mit denen durch axiales Verschieben eines der Zahnräder unterschiedliche wirksame Zahnradbreiten und damit ein veränderlicher Förderstrom bei konstanter Antriebsdrehzahl erzielt wird (DE-OS 2 339 954)ο Die Fertigung und Montage der Teile dieser Einrichtung, insbesondere der zur Abdichtung erforderlichen komplizierten Paßstücke sind verhältnismäßig auf« wendig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es durch das Verschieben der Zahnräder und Kämmen der Zahnräder mit unterschiedlicher Zahnbreite zu einem erhöhten und ungleichmäßigen Verschleiß der Zähne der Zahnräder kommt. Dies beeinträchtigt die Lebensdauer der Zahnräder und führt zu einem erhöhten Reparaturaufwand.There are devices of the aforementioned type for gear pumps known with which by axial displacement of one of the gears different effective gear widths and thus a variable flow at constant drive speed is achieved (DE-OS 2,339,954) o The manufacture and assembly of the parts of this device, in particular the complicated fittings required for sealing are relatively nimble. Another disadvantage is that it comes through the shifting of the gears and meshing of the gears with different tooth width increased and non-uniform wear of the teeth of the gears. This affects the life of the gears and leads to increased repair costs.
Das gleiche gilt für Einrichtungen zur Veränderung des Förderstromes bei Pumpen, die als Uullhubpumpen arbei-The same applies to devices for changing the flow rate of pumps working as zero-stroke pumps.
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beiten und bei denen die Verschiebung eines der Zahnräder entgegen einer Federkraft in Abhängigkeit vom Pumpendruck erfolgt (DE-OS 2 243 208),work and in which the displacement of one of the gears against a spring force as a function of the pump pressure takes place (DE-OS 2 243 208),
Die beiden vorgenannten Einrichtungen haben sich offensichtlieh auf Grund der genannten Mangel bisher in der Praxis nicht durchgesetzt.The two aforementioned facilities have obviously not prevailed in practice due to the mentioned deficiency in practice.
Weiterhin ist bereits eine Einrichtung für Zahnradpumpen bekannt, mit der durch Verstellen einea Regelkolbens eine Veränderung des Spaltes zwischen den Stirnseiten der rotierenden Zahnräder und dem in Höhe des Eingriffs der Zahnräder verschiebbar angeordneten Regelkolben bewirkt wird (DE-OS 2 506 744)»Mit der Verstellung des Regelkolbens wird bewußt eine mehr oder weniger große Undichtheit zwischen der Druck- und Saugseite der Zahnradpumpe und damit eine Veränderung des effektiven Förderstromes erreicht. Diese Einrichtung ist auf Grund der komplizierten Teile und Montage ebenfalls verhältnismäßig aufwendig. Weiterhin besteht der Nachteil9 daß durch die Drosselung des Teilstromes, der von der Druckseite zur Saugseite fließt, ein Teil der nutzbaren Energie durch Umwandlung in Wärmeenergie verloren geht» Außerdem führt die Wärme zu erhöhtem Verschleiß oder sogar zur Zerstörung der Zahnradpumpe.Furthermore, a device for gear pumps is already known, by means of adjusting a regulating piston, a change in the gap between the end faces of the rotating gears and in the amount of engagement of the gears slidably disposed control piston is effected (DE-OS 2 506 744) »With the adjustment the control piston is consciously achieved a more or less large leak between the pressure and suction side of the gear pump and thus a change in the effective flow rate. This device is also due to the complicated parts and assembly also relatively expensive. Furthermore, there is the disadvantage 9 that a portion of the usable energy is lost by the conversion of the partial flow, which flows from the pressure side to the suction side, by converting it into heat energy »In addition, the heat leads to increased wear or even destruction of the gear pump.
Um den in Verbindung mit Verstellpumpen notwendigen hohen Kostenaufwand zu senken, ist es allgemein bekannt, zur stufenlosen Änderung der Drehzahl von Hydromotoren Konstantförderpumpen in Verbindung mit Stromregelventilen einzusetzen, über die der Förderstrom und damit die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Hydromotoren variert werden kann. Zur Erzielung der Stromkonstanz wird durch das Stromregelyentil nur der eingestellte Teil des Förderstromes zum'Hydromotor geführt, während der überschüssige Strom über ein Druckbegrenzungsventil zum Be-In order to reduce the high cost required in connection with variable displacement pumps, it is generally known to use constant displacement pumps in conjunction with flow control valves for stepless change of the speed of hydraulic motors, via which the flow rate and thus the speed or speed of the hydraulic motors can be varied. To achieve the constancy of current, only the set part of the delivery flow is led to the hydrodynamic motor by the flow regulator valve, while the excess flow is supplied to the hydraulic pump via a pressure limiting valve.
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hälter zurückgeführt wird. Auf Grund der hierbei entstehenden EnergieVerluste ist diese Lösung nur für kleine und mittlere Leistungen vertretbar·container is returned. Due to the resulting energy losses, this solution is only acceptable for small and medium-sized services.
Um die Energieverluste, insbesondere bei hohen Leistungen zu senken, hat man bereits mehrere Konstantförderpumpen parallel angeordnet, die über eine Schalteinrichtung entsprechend des Förderstrombedarfs zu und abgeschaltet werden (Maschinenbautechnik 24 (1975) 8 So 339). Pur diese Schalteinrichtung werden häufig fremdgesteuerte Druckbegrenzungsventile, auch Abschaltventile genannt, eingesetzt* Durch den Summenstrom der wahlweise einzuschaltenden Konstantförderpumpen wird eine stufenförmige Anpassung an den Förderstrombedarf erreicht. Pur jede Stromstufe ist eine Konstantförderpumpe mit jeweils einem Druckbegrenzungsventil erforderlich.In order to reduce the energy losses, in particular at high power levels, several constant-displacement pumps have already been arranged in parallel, which are switched on and off via a switching device in accordance with the flow requirement (Maschinenbautechnik 24 (1975) 8 So 339). Purely this switching device are often externally controlled pressure relief valves, also called shut-off valves, used * The summation of the optionally be switched constant displacement pumps a stepped adjustment to the flow rate requirement is achieved. Each power stage requires a constant delivery pump with one pressure relief valve each.
Um mit einer geringeren Anzahl von Konstantförderpumpen eine größere Anzahl von Stronstufen zu erhalten, hat man bereits Konstantförderpumpen mit verschieden großen Förderströmen eingesetzt und jeder Konstantförderpumpe ein Kurzschlußwegeventil zugeordnet (DE-OS 2 426 904). Mit dieser Schaltung lassen sich beispielsweise bereits mit zwei Konstantförderpumpen mit unterschiedlichen Förderströmen drei Stromstufen und mit drei Konstantförderpumpen sieben Stromstufen verwirklichen. Mit dieser Lösung können zwar die Anisgekosten gegenüber der vorher beschriebenen Lösung gesenkt werden, jedoch steigt der Aufwand für die Schalteinrichtung, da für jede Konstantförderpumpe ein der Größe des Förderstromes angepaßtes Kurzschlußwegeventil entsprechender Nennweite und außerdem ein beliebig ansteuerbares Wegeventil kleiner Nennweite erforderlich ist.In order to obtain a larger number of Stronstufen with a smaller number of Konstantförderpumpen, one has already used Konstantförderpumpen with different sized flow rates and each Konstantförderpumpe assigned a short-circuiting valve (DE-OS 2 426 904). With this circuit, for example, three current stages can be realized with two constant-displacement pumps with different flow rates, and seven current levels with three constant-displacement pumps. Although the Anisgekosten compared to the previously described solution can be lowered with this solution, but increases the cost of the switching device, as for each Konstantförderpumpe one of the size of the flow adapted Kurzschlußwegventil corresponding nominal diameter and also an arbitrarily controllable directional valve small nominal size is required.
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Ziel der Erfindung»Object of the invention »
Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung zur Steuerung des Fluidstroms von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere Zahnradpumpen, die gegenüber den bekannten Einrichtungen einen geringeren Material-, Fertigungs- und Montageaufwand bei hoher Lebensdauer und verhältnismäßig geringen Energieverlusten erfordert.The aim of the invention is a device for controlling the fluid flow of rotary piston machines, in particular gear pumps, which requires less material, manufacturing and assembly costs with high life and relatively low energy losses compared to the known devices.
Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zur Steuerung des Fluidstroms zu entwickeln, die es bei Einsatz weniger einfacher Teile gestattet, den wirksamen Fluidstrom bei konstanter Drehzahl der Rotationskolbenmaschine wahlweise auf die Werte "voller Fluidstrom11 oder "Fluidstrom null11 zu schalten. Drosselwirkungen, die zu hoher Wärmeentwicklung führen sind auszuschließen· Die Einrichtung soll ohne Nachteil sowohl an Rotationskolbenmaschinen mit kleiner als auch mit großer Leistung anwendbar sein und sich mit wesentlich einfacheren Mitteln als bei den bekannten Lösungen für die Zusammenschaltung mehrerer Rotationskolbenmaschinen mit gleichen oder unterschiedlichen Fluidströmen eignen.The invention has for its object to develop a device for controlling the fluid flow, which allows using less simple parts to switch the effective fluid flow at a constant speed of the rotary piston machine selectively to the values "full fluid flow 11 or" fluid flow zero 11 . Throttling effects that lead to high heat development are excluded · The device should be applicable without detriment to both rotary piston engines with smaller and with high power and are with much simpler means than in the known solutions for the interconnection of several rotary piston machines with the same or different fluid streams.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Rotationskolbenmaschine für einen an sich bekannten Spielausgleich geeignete zur Erzielung minimaler Spalte an den Dichtflächen der Rotationskolben mit dem Druck der Rotationskolbenmaschine beaufschlagbare Lagerbuchsen oder ähnliche kolbenartige Elemente, die auf der Seite der zu beaufschlagenden Flächen an einer elastischen Dichtung anliegen, vorgesehen sind. Die vorgenannten zu beaufschlagenden Flächen.sind wahlweise mit dem Arbeitsdruck der Rotationskolbenmaschine beaufschlagt oder über eine Entlastungsleitung zum Fluidbehälter entlastet« Bei Ent-According to the invention the object is achieved in that in the rotary piston machine for a known clearance compensation suitable for achieving minimal gaps on the sealing surfaces of the rotary piston acted upon by the pressure of the rotary piston bearing bushes or similar piston-like elements on the side of the surfaces to be acted upon at an elastic Seal are present, are provided. The aforementioned surfaces to be acted upon are optionally subjected to the working pressure of the rotary piston machine or relieved via a discharge line to the fluid container.
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lastung sind die Lagerbuchsen oder ähnliche kolbenartigen Elemente um das erforderliche Maß.eines zur Abschaltung des wirksamen Fluidstroms zu bildenden Spalts zwischen der Saugseite und Druckseite der Rotationskolbenmaschine gegen die elastische Dichtung verschiebbar. Das Maß der Verschiebung und damit die Größe des Spalts zwischen Saugseite und Druckseite sind so gewählt, daß bei Abschaltung des wirksamen Fluidstroms in der Rotationskolbenmaschine ein für die Schmierung der Rotationskolbenmaschine und für die Umschaltung der Rotationskolbenmaschine auf den vollen Fluidstrom gerade noch ausreichender Restdruck verbleibt·Lastung the bearing bushes or similar piston-like elements by the required Maß.eines be formed to shut off the effective fluid flow gap between the suction side and pressure side of the rotary piston machine against the elastic seal. The degree of displacement and thus the size of the gap between the suction side and pressure side are chosen so that when switching off the effective fluid flow in the rotary piston machine for the lubrication of the rotary piston machine and for switching the rotary piston machine on the full fluid flow just enough residual pressure remains ·
In der Rotationskolbenmaschine ist hinter den der elastischen Dichtung zugewandten Flächen der Lagerbüchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente ein Druckraum vorgesehen. der über eine Verbindungsleitung und ein zwischengeschaltetes Wegeventil wahlweise mit der Druckleitung der Rotationskolbenmaschine oder mit einer zum Fluidbehälter führenden Sntlastungsleitung verbunden ist.In the rotary piston machine, a pressure space is provided behind the surfaces of the bearing bushes or similar piston-like elements facing the elastic seal. which is connected via a connecting line and an intermediate directional control valve optionally with the pressure line of the rotary piston machine or with a Sntlastungsleitung leading to the fluid container.
Bei größeren Rotationskolbenmaschinen ist es zweckmäßig, den vorgenannten Druckraum ständig mit der Druckleitung der Rotationskolbenmaschine und über ein Ventil wahlweise den Druckraum und gleichzeitig über eine justierbare Drossel die Druckleitung mit einer zum Fluidbehälter führenden Entlastungsleitung zu verbinden.For larger rotary piston engines, it is expedient to connect the aforementioned pressure chamber constantly with the pressure line of the rotary piston machine and via a valve optionally the pressure chamber and at the same time via an adjustable throttle the pressure line with a leading to the fluid reservoir discharge line.
Durch Beaufschlagung der Flächen der Lagerbuchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente, die der elastischen Dichtung zugewandt sind, mit dein Druck der Druckleitung erfolgt eine axiale Verschiebung der Lagerbuchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente, durch die das Spiel an den Dichtflächen der Rotationskolben in bekannter V/eise weitgehend beseitigt wird. Bei Verbindung des Druckraumes hinter den der elastischen Dichtung zugewandten FlächenBy acting on the surfaces of the bearing bushes or similar piston-like elements facing the elastic seal, with the pressure of the pressure line, there is an axial displacement of the bearing bushes or similar piston-like elements by which the play on the sealing surfaces of the rotary piston is largely eliminated in a known manner becomes. When connecting the pressure chamber behind the elastic seal facing surfaces
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mit der Entlastungsleitung, die zum Fluidbehälter führt, werden diese Flächen vom Arbeitsdruck entlastet. Hierdurch werden die an der elastischen Dichtung anliegenden Lagerbüchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente durch den in der Rotationskolbenmaschine noch vorhandenen Restdruck des Fluids gegen die elastische Dichtung bis auf einen Anschlag um ein vorbestimmtes Maß verschoben. Hierdurch wird der Spalt an den Dichtflächen der Rotationskolben auf das vorbestimmte Maß vergrößert. Durch den vergrößerten Spalt erfolgt der Rückfluß des weiterhin geförderten Fluids von der Druckseite zur Saugseite. Durch die Größe des Spaltes und die Viskosität der durchströmenden Flüssigkeit wird der Restdruck, gegen den bei Abschaltung des wirksamen Fluidstroms gefördert werden muß, festgelegt. Die Spaltgröße wird so gewählt, daß der Restdruck so niedrig wie möglich ist, aber noch die notwendige Schmierung gewährleistet und beim Umschalten auf vollen Fluidstrom die axiale Verschiebung der Lagerbuchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente zur Spaltverkleinerung sicherstellt. Durch die ständige Abstützung der Lagerbuchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente an der elastischen Dichtung ist in beiden Schaltzuständen Dichtheit gewährleistet. Vorteilhaft ist, daß bei Schaltung auf "Fluidstrom Null" auch bei Änderung der Viskosität der durchströmenden Flüssigkeit der Restdruck nahezu gleich bleibt. Dies wird erreicht, weil bei höherer Viskosität der Restdruck zunächst größer wird, was eine größere Kraft zur weiteren Spaltöffnung für den Rückstrom der Flüssigkeit zur Folge hat. Damit sinkt Jedoch der Durchflußwiderstand und der Restdruck vermindert sich wieder. Allerdings ist der Druck gegenüber dem Restdruck bei niedriger Viskosität geringfügig erhöht. Gleichzeitig erhöht sich etwas die Abstützkraft gegen die elastische Dichtung.with the discharge line leading to the fluid container, these surfaces are relieved of the working pressure. As a result, the voltage applied to the elastic seal bearing bushes or similar piston-like elements are moved by the remaining in the rotary piston machine residual pressure of the fluid against the elastic seal to a stop by a predetermined amount. As a result, the gap at the sealing surfaces of the rotary piston is increased to the predetermined extent. Due to the enlarged gap, the reflux of the further delivered fluid takes place from the pressure side to the suction side. The size of the gap and the viscosity of the liquid flowing through the residual pressure against which must be promoted when switching off the effective fluid flow, set. The gap size is chosen so that the residual pressure is as low as possible, but still ensures the necessary lubrication and ensures the axial displacement of the bushings or similar piston-like elements for gap reduction when switching to full fluid flow. Due to the constant support of the bushings or similar piston-like elements on the elastic seal tightness is ensured in both switching states. It is advantageous that when switching to "fluid flow zero" even when the viscosity of the liquid flowing through the residual pressure remains almost the same. This is achieved because at higher viscosity, the residual pressure is initially greater, which has a greater force to further gap opening for the return flow of the liquid result. However, this reduces the flow resistance and the residual pressure decreases again. However, the pressure is slightly increased over the residual pressure at low viscosity. At the same time, some of the support force against the elastic seal increases.
Die Steuerung der beiden Schaltzustände kann mit Hilfe eines Ventils kleiner Nennweite ausgeführt werden, da nur das verdrängte Flüssigkeitsvolumen durch den SchaIthub der Lagerbuchsen oder ähnlichen kolbenartigen Elemente sowie entstehendes Lecköl über das Ventil zum Behälter abgesteuert werden muß. Wird der Schaltzustand "Fluidstrom UuIl" längere Zeit beibehalten, dann erhöht sich die Temperatur des Fluids bis zu einem Sättigungswert, der bei einer bestimmten Baugröße einer Kolbenmaschine von der Höhe des Restdrucks, der Größe des Leckölstromes über die Spalte der Führung sowie von der Wärmeübertragungsfähigkeit der Kolbenmaschine abhängt. Bei größeren Rotationskolbenmaschinen ist deshalb die beschriebene zweite Variante der Steuerung zweckmäßig, da hier bei Abschaltung des vollen Fluidstroms durch das Ventil durch die mit Hilfe einer Drossel gewählte Dosierung eines begrenzten Rückflusses des Fluids aus der Druckleitung über das Ventil zum Fluidbehälter die Möglichkeit der Beeinflussung der Sättigungstemperatur besteht.The control of the two switching states can be carried out by means of a valve of small nominal size, since only the displaced liquid volume must be diverted through the SchaIthub the bearing bushes or similar piston-like elements and resulting leakage oil through the valve to the container. If the switching state "fluid flow UuIl" maintained for a long time, then the temperature of the fluid increases to a saturation value for a particular size of a piston engine on the amount of residual pressure, the size of the leakage flow on the column of leadership and the heat transfer capacity of the Piston machine depends. For larger rotary piston engines, therefore, the described second variant of the control is expedient, since here at shutdown of the full fluid flow through the valve by the choosen with the help of a choke dosing a limited backflow of the fluid from the pressure line via the valve to the fluid container the possibility of influencing the saturation temperature consists.
Die vorgeschlagene Einrichtung kann überall dort Verwendung finden, wo ein Zu- und Abschalten eine3 Fluidstroms notwendig ist. Besonders vorteilhaft werden mehrere Konstantförderpumpen gegebenenfalls mit unterschiedlichen Förderströmen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehen und zur gestuften Stromversorgung der mit Stromventil geregelten Kreisläufe zur stufenlosen Veränderung der Geschwindigkeiten bzw. der Drehzahlen von Hydromotoren eingesetzt. Dadurch können mit geringem Aufwand wesentliche Energieeinsparungen gegenüber dem Einsatz einer einzigen großen Konstantförderpumpe erzielt werden. Die Erfindung kann weiterhin auch zur Speisung von Hydroakkumulatoren breite Anwendung finden.The proposed device can be used wherever a connection and disconnection of a fluid stream is necessary. With particular advantage, a plurality of constant-displacement pumps are optionally provided with different flow rates with the device according to the invention and used for the stepped power supply of the current-valve-controlled circuits for continuously changing the speeds or speeds of hydraulic motors. As a result, significant energy savings compared to the use of a single large constant displacement pump can be achieved with little effort. The invention can also be widely used for feeding of Hydroakkumulatoren.
Bei Anwendung für Hydromotoren läßt sich durch die Erfindung die Drehmomentabgabe des Hydromotors in der WeiseWhen used for hydraulic motors can be by the invention, the torque output of the hydraulic motor in the way
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beeinflussen, daß entweder der Hydromotor das entsprechende volle Lastmoment abgibt oder ein Moment erzeugt, das näherungsweise Hull ist und sich in Abhängigkeit der Restdruckdifferenz etwa in der Größenordnung des Leerlauf moment es bewegt.influence that either the hydraulic motor outputs the corresponding full load torque or generates a moment which is approximately Hull and depending on the residual pressure difference in the order of the idle moment it moves.
Der besondere Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der bewußten Umkehrung des Prinzips der bekannten Vorrichtungen zum Spielausgleich, wobei gezielt ein bestimmtes Spiel hergestellt wird, das in seiner Größe den jeweils vorliegenden Bedingungen zur Abschaltung des Fluidstroms, zur Schmierung und zur Wiedereinschaltung des wirksamen "vollen Fluidstroms11 angepaßt ist. Insbesondere bei Rotationskolbenmaschinen, die bereits mit einer bekannten Spielausgleichvorrichtung ausgestattet sind, kann die Erfindung mit einfachsten Mitteln ohne großen Eingriff in den bestehenden Aufbau der Rotationskolbenmaschine bei Erhaltung der Punktion des Spielausgleichs zur Zu- und Abschaltung des wirksamen Fluidstromes verwirklicht werden.The particular advantage of the invention results from the deliberate reversal of the principle of the known devices for clearance compensation, where specifically a specific game is produced, the size of each of the present conditions for switching off the fluid flow, for lubrication and reconnection of the effective "full fluid flow 11 is adapted. in particular, in rotary piston machines, which are equipped with a known lash adjuster, the invention is by simple means without any major intervention in the existing structure of the rotary piston machine, while maintaining the puncture of the lash adjuster to the connection and disconnection of the effective fluid flow can be realized.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to two embodiments. In the accompanying drawings show:
Pig. 1i eine außenverzahnte Zahnradpumpe mit Spielausgleichvorrichtung im Schnitt an der die erfindungsgemäße Einrichtung nachträglich angebaut wurde,Pig. 1i an externally toothed gear pump with clearance compensation device in section at the device according to the invention was subsequently grown,
Fig.:2: den Schnitt A-A nach Pig. lf Fig. 3: den Schnitt B-B nach Pig. 1,Fig.:2: the section AA to Pig. l f FIG. 3 is the section B-B according to Pig. 1,
Pig» 4i die schematische Darstellung der Steuereinrichtung bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung für kleinere Zahnradpumpen,Pig 4i is the schematic representation of the control device when using the device according to the invention for smaller gear pumps,
Pig. 5: die schematische Darstellung der Steuereinrichtung bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung für größere Zahnradpumpen.Pig. 5: the schematic representation of the control device when using the device according to the invention for larger gear pumps.
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Die Zahnradpumpe gesj, Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, das durch einen Deckel 2 und einen Flanschdeckel 3 abgeschlossen isto In dem Gehäuse 1 befin-r den sich Zahnradwellen 4} 41, die in axial verschiebbaren Lagerbuchsen 5 j - 5 * und 6j 6f gelagert sind. Zwei Stützringe 7} 7*, denen jeweils zwei elastische großvolumige Runddichtungen 8; 8* und 9} 91 zugeordnet sind, befinden sich in entsprechenden Vertiefungen 10 j 10' des Deckels 2 und wirken insgesamt als elastische Dichtung 11. Die Lagerbüchsen 5j 51 liegen an der Dichtfläche des Planschdeckels 3 und die Lagerbuchsen 65 6f an der elastischen Dichtung 11 an. Die elastische Dichtung 11 kann auch anders aufgebaut sein, wenn sie gewährleistet, daß bei einem begrenzten Hub der Lagerbuchsen 6; 61 die Dichtfunktion in Jedem Fall gewährleistet ist. Die Vertiefungen 10; 107, die elastische Dichtung 11 sowie die der elastischen Dichtung zugewandten Flächen der Lagerbuchsen 65 6' bilden zusammen einen Druckraum 12. Der Druckraum 12 ist über einen Anschluß 13 und eine Verbindungsleitung 14 mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden.The gear pump gesj, Fig. 1 consists essentially of a housing 1, which is closed by a cover 2 and a flange cover 3 o In the housing 1 befin-r the gear shafts 4} 4 1 , which in axially displaceable bushings 5 j - 5 * and 6j 6 f are stored. Two support rings 7} 7 *, which in each case two elastic large-volume round seals 8; 8 * and 9} 9 1 are located in corresponding recesses 10 j 10 'of the lid 2 and act as a total elastic seal 11. The bearing bushes 5j 5 1 are located on the sealing surface of the Planschdeckels 3 and the bearing bushes 65 6 f at the elastic seal 11 on. The elastic seal 11 may also be constructed differently if it ensures that at a limited stroke of the bearing bushes 6; 6 1 the sealing function is ensured in any case. The depressions 10; 107, the elastic seal 11 and the elastic seal facing surfaces of the bearing bushes 65 6 'together form a pressure chamber 12. The pressure chamber 12 is connected via a terminal 13 and a connecting line 14 to a control device 15.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, besitzt die Zahnradpumpe weiterhin einen Anschluß 16 für die Saugleitung 17 und einen Anschluß 18 für die Druckleitung 19. Nach Fig. 1j 4,j 5 führt eine Verbindungsleitung 19' von der Druckleitung 19 zur Steuereinrichtung 15. Die Steuereinrichtung 15 besitzt außerdem eine Entlastungsleitung 20, die zum Fluidbehälter 21 führt.As can be seen in Fig. 2, the gear pump further has a terminal 16 for the suction line 17 and a terminal 18 for the pressure line 19. According to Fig. 1j 4, j 5 leads a connecting line 19 'from the pressure line 19 to the control device 15th The control device 15 also has a discharge line 20, which leads to the fluid container 21.
Gem. Fig. 4 ist die Steuereinrichtung 15 mit einem Wegeventil 22 versehen, das entgegen einer Feder 23 über eine nicht näher beschriebene beispielsweise mechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch zu betätigende Stelleinrichtung 24 entgegen einer Feder 23 aus der dargestellten Schaltstellung a in die Schaltstellung b gebracht werden kann. In Schaltstellung a des Wegeventils 22 ist die Druck-Gem. Fig. 4, the control device 15 is provided with a directional control valve 22, which are brought against a spring 23 via an unspecified described, for example, mechanically, hydraulically or electromagnetically actuated actuator 24 against a spring 23 from the illustrated switching position a in the switching position b can. In switching position a of the directional control valve 22, the pressure
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leitung 19 über die Verbindungsleitung 19* mit der Ver-"bindungsleitung 14 und damit über den Druckraum 12 (Fig.l) mit den der elastischen Dichtung 11 zugewandten Flächen der Lagerbuchsen 6j 6* verbunden. .line 19 via the connecting line 19 * connected to the connection line 14 and thus via the pressure chamber 12 (Fig.l) with the elastic seal 11 facing surfaces of the bearing bushes 6j 6 *.
In Schaltstellung b des Wegeventils 22 wird die Verbindung des Druckraumes 12 über die Verbindungsleitung 14 zur Entlastungsleitung 20 hergestellt, die zum Fluidbehälter 21 führt· Diese Schaltung ist für kleinere Zahnradpumpen ausreichend.In switching position b of the directional valve 22, the connection of the pressure chamber 12 is made via the connecting line 14 to the discharge line 20, which leads to the fluid container 21 · This circuit is sufficient for smaller gear pumps.
Gem. Fig» 5 kann für größere Zahnradpumpen zur Vermeidung einer unerwünscht großen Wärmeentwicklung eine andere Schaltung in der Steuereinrichtung 15 vorgesehen werden· Hierbei ist ein Ventil 25 angeordnet, dessen Schaltstellungen a und b wie im vorherbeschriebenen Beispiel mit Hilfe der Stelleinrichtung 24 und der Druckfeder 23 realisiert werden können. In Stellung a ist der Druckraum 12 über die Verbindungsleitung 14 und die Verbindungsleitung 19! mit der Druckleitung 19 verbunden. In Stellung b ist einmal der Druckraum 12 über die Verbindungsleitung 14 und zum anderen die Druckleitung 19 über die Verbindungsleitung 19' und eine hierin eingebaute justierbare Drossel 26 mit der Entlastungsleitung 20, die zum Fluidbehälter 21 führt, verbunden·According to FIG. 5, a different circuit can be provided in the control device 15 for larger gear pumps to avoid an undesirably large evolution of heat. Here, a valve 25 is arranged whose switching positions a and b, as in the previously described example, with the aid of the adjusting device 24 and the compression spring 23 can be realized. In position a, the pressure chamber 12 via the connecting line 14 and the connecting line 19 ! connected to the pressure line 19. In position b, once the pressure chamber 12 is connected via the connecting line 14 and, secondly, the pressure line 19 is connected via the connecting line 19 'and an adjustable throttle 26 installed therein to the relief line 20 leading to the fluid container 21.
!Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Erfindung an Hand der beschriebenen Ausführungsbeispiele naher erläutert werden:In the following, the mode of operation of the invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments described:
Beim Antrieb der Zahnradwelle 4 in der in Fig. 2 angegebenen Drehrichtung erfolt in bekannter Weise die Förderung des Fluids von der Saugleitung 17 zur Druckleitung 19. Gleichzeitig besteht bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 4 bei Schaltstellung a des Wegeventils 22 die Verbindung des Druckraumes 12 mit der Druckleitung 19. Der Arbeitsdruck der Druckleitung 19 wirkt auf die StirnflächenWhen driving the gear shaft 4 in the direction of rotation indicated in Fig. 2 takes place in a known manner, the promotion of the fluid from the suction line 17 to the pressure line 19. At the same time in accordance with the embodiment. Fig. 4 at switching position a of the directional control valve 22, the connection of the pressure chamber 12 with the pressure line 19. The working pressure of the pressure line 19 acts on the end faces
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der Lagerbuchsen 6; 6f als Axialkraft. Durch die Verschiebung der Lagerbuchsen 65 6* wird der axiale Spielausgleich der Zahnradpumpe hergestellt und die Spaltverluste an den Dichtstellen zwischen den Stirnseiten der rotierenden Zahnräder der Zahnradwellen 4j 41 und den Lagerbuchsen 5} 5* und 6j 61 auf ein minimales Maß reduziert. Die Zahnradpumpe fördert den vollen wirksamen Pluidstrom« Zum Abschalten des wirksamen Pluidstromes wird das Wegeventil durch die Stelleinrichtung in die Schaltst ellung b verstellt. Hierdurch wird der Druckraum 12 mit der Entlastungsleitung 2ö verbunden und damit der axiale Spielausgleich der Zahnradpumpe unwirksam. Der zunächst noch vorhandene Arbeitsdruck verschiebt die Lagerbuchsen 6j 6' nach links. Hierdurch bildet sich zwischen den Stirnflächen der Lagerbuchsen 6j 6' und den Zahnrädern der Zahnradwellen 4} 41 ein Rückflußspalt der von der Druckseite zur Saugseite führt. Infolge des geringen Widerstandes des Rückflußspaltes sinkt der Arbeitsdruck bis auf einen geringen . Restdruck. Damit ist ein effektiver Pluidstrom der Zahnradpumpe bei Belastung nicht mehr möglich. Ist keine Belastung vorhanden, fördert die Zahnradpumpe zwar, ihr Pluidstrom sinkt jedoch bereits bei geringer Belastung auf UuIl. Der Restdruck ist notwendig, um die Schmierung zu; gewährleisten und den Anfangshub der Lagerbuchsen 6; 6' in Richtung Spaltverkleinerung beim Umschalten auf vollen Pluidstrom sicherzustellen. Der Restdruck wird von der Größe des Eückflußspaltes, der Rückstellkraft der elastischen Dichtung 11 bei diesem Rückflußspalt sowie von der Viskosität des zu fördernden Pluids bestimmt. Der Restdruck soll so klein wie möglich gewählt werden, da durch den ständigen Rückfluß desselben Pluids^das nur teilweise durch den Leckstrom über die Spalte zwischen den Lagerbuchsen 51 5! und 6; 6* und dem Gehäuse 1 erneuert wird, eine Temperaturerhöhung entsteht, deren höchster Wert im Sättigungszustand unterhalb der zulässigen Temperaturgrenze der Zahnradpumpe bleiben mußo Durch die elastische Wirkungthe bearing bushes 6; 6 f as axial force. By the displacement of the bearing bushes 65 6 * of the axial clearance compensation of the gear pump is made and reduces the gap losses at the sealing points between the end faces of the rotating gears of the gear shafts 4j 4 1 and the bearing bushes 5} 5 * and 6j 6 1 to a minimum degree. The gear pump promotes the full effective Pluidstrom «To switch off the effective Pluidstromes the directional control valve is adjusted by the adjusting device in the switching position b. As a result, the pressure chamber 12 is connected to the discharge line 2ö and thus the axial clearance compensation of the gear pump ineffective. The first still existing working pressure shifts the bushings 6j 6 'to the left. As a result, forms between the end faces of the bearing bushes 6j 6 'and the gears of the gear shafts 4} 4 1, a reflux gap which leads from the pressure side to the suction side. Due to the low resistance of the reflux gap, the working pressure drops to a low. Residual pressure. Thus, an effective Pluidstrom the gear pump is no longer possible under load. If no load is present, the gear pump does indeed deliver, but its pluid flow drops to low levels even at low load. The residual pressure is necessary to lubricate; ensure and the initial stroke of the bearing bushes 6; 6 'to ensure gap reduction when switching to full Pluidstrom. The residual pressure is determined by the size of the Eückflußspaltes, the restoring force of the elastic seal 11 at this reflux gap and the viscosity of the pluids to be delivered. The residual pressure should be chosen as small as possible, as by the constant reflux of the same Pluids ^ only partially by the leakage current across the gaps between the bushings 51 5 ! and 6; 6 * and the housing 1 is renewed, a temperature increase arises whose highest value in the saturation state must remain below the permissible temperature limit of the gear pump o Due to the elastic effect
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der Dichtung wird der Einfluß der Viskosität auf den Restdruck fast ausgeschaltet· .In the case of the seal, the influence of the viscosity on the residual pressure is almost eliminated.
Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 5 ist die Verbindung der Druckleitung 19 zum Druckraum 12 über die Verbindungsleitungen 19.1J 14 ständig vorhanden und beim Antrieb der Zahnradpumpe der "volle Fluidstrom^ wirksam· Der effektive Fluidstrom der Zahnradpumpe wird abgeschaltet, wenn das Ventil 25 in dis Schaltstellung b verstellt wird. Hierbei wird die Entlastungsleitung 20 über die Verbindungsleitung 14 mit dein Druckraum 12 und außerdem über die Verbindungsleitung 19* und die justierbare Drossel 26 mit der Druckleitung 19 verbunden. Damit wird der Druckraum 12 drucklos und die Verschiebung der Lagerbuchsen 65 6! nach links bewirkt einen Rückflußspalt zwischen Druckseite und Saugseite der Pumpe. Zusätzlich besteht ein Rückfluß von der Druckleitung 19 über die Verbindungsleitung 19 ί und die Drossel 26 zur Entlastungsleitung 2US der besonders bei großen Zahnradpumpen eine günstigere Temperaturbegrenzung durch einen ständigen Austausch eines Teiles des in der Zahnradpumpe umgewälzten Fluids mit dem abgekühlten Fluid im Behälter 21 bewirkt,, Die Drossel 26 begrenzt diesen Austausch und sichert, daß in der Verbindungsleitung 14 und damit in dem Druckraum 12 kein Staudruck durch einen zu großen Rückstrom in der Entlastungsleitung 23 entstehen kann.In the embodiment gem. Fig. 5 is the connection of the pressure line 19 to the pressure chamber 12 via the connecting lines 19. 1 J 14 is constantly present and when driving the gear pump of the "full fluid flow ^ effective · The effective fluid flow of the gear pump is turned off when the valve 25 in dis switching position b In this case, the relief line 20 is connected via the connecting line 14 to the pressure chamber 12 and also via the connecting line 19 * and the adjustable throttle 26 to the pressure line 19. Thus, the pressure chamber 12 is depressurized and the displacement of the bearing bushes 65 6 ! In addition, there is a return flow from the pressure line 19 via the connection line 19 and the throttle 26 to the relief line 2U S, especially for large gear pumps a more favorable temperature limit by a constant replacement of a part of the circulated in the gear pump Fluids with de m cooled fluid in the container 21 causes, the throttle 26 limits this exchange and ensures that in the connecting line 14 and thus in the pressure chamber 12 no back pressure can be caused by an excessive return current in the discharge line 23.
Bei beiden Ausführungsbeispielen wird mit geringem Aufwand durch ein beliebiges Schalten des Wegeventils 22 bzw. des Ventils 25 in die Schaltstellungen a oder b ein Zu- und Abschalten des effektiven Fluidstroms der Zahnradpumpe bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl gewährleistet. Bei vorhandener Spielausgleichvorrichtung sind nur das Wegeventil 22 bzw. das Ventil 25 jeweils mit kleiner Nennweite, ein Anschluß 13 an der Zahnradpumpe, die Verbindungsleitungen 141 19f und die Entlastungsleitung 2Θ erforderlich»In both embodiments, with little effort by any switching of the directional control valve 22 and the valve 25 in the switching positions a or b ensures a switching on and off of the effective fluid flow of the gear pump at a constant input speed. In existing lash adjuster only the directional control valve 22 and the valve 25 are each with a smaller nominal diameter, a connection 13 to the gear pump, the connecting lines 141 19 f and the relief line 2Θ required »
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Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf außenverzahnte Zahnradpumpen beschränkt, sondern kann für innenverzahnte Zahnradpumpen, Flügelzellenpumpen und andere Rotationskolbenmaschinen angewendet werden. Auch hier ist bei vorhandener Spielausgleichvorrichtung nur ein geringer Aufwand für einen nachträglichen Anbau der erfindungsgemäßen Einrichtung erforderlich. Die Erfindung ist analog auch für Hydromotoren anzuwenden· Dabei erfolgt durch entsprechende Schaltung des Wegeventils 22 bzw. des Ventils ein Zu- bzw. Abschalten des übertragbaren Drehmomentes bei Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsstromzuführung. Analog dem Restdruck bei Abschaltung des wirksamen Fluidstroms bei Konstantförderpumpen entsteht bei dem Hydromotor im abgeschalteten Zustand ein Restmoment, das in der Regel in der Größenordnung des Leerlaufmomentes liegt und demzufolge beim Fehlen eines äußeren Lastmomentes zum Stillstand des Hydromotors führt. In diesem Zustand läßt sich der Hydromotor durch die sogenannte Schwimmstellung von Hand durchdrehen. Das Restmoment ist nur vorhanden, so lange dem Hydromotor ein Flüssigkeitsstrom zugeführt wird. Das Restmoment ist in seiner Größe vom Flüssigkeitsstrom abhängig.The invention is not limited in its application to externally toothed gear pumps, but can be applied to internal gear pumps, vane pumps and other rotary piston machines. Again, in existing clearance compensation device only a small effort for retrofitting the device according to the invention is required. The invention is analogous to apply for hydraulic motors · This is done by appropriate circuit of the directional control valve 22 and the valve, a connection or disconnection of the transmittable torque while maintaining the liquid flow supply. Analogous to the residual pressure at shutdown of the effective fluid flow in constant displacement pumps arises in the hydraulic motor in the off state, a residual torque which is usually in the order of the idling torque and consequently leads to a standstill of the hydraulic motor in the absence of an external load torque. In this state, the hydraulic motor can be turned by the so-called floating position by hand. The residual torque is only available as long as the hydraulic motor, a liquid flow is supplied. The residual moment depends on the liquid flow in its size.
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Legal Events
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