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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe zum Zuführen eines
Arbeitsfluids an eine fluiddruckbetriebene Anlage einschließlich einer hydraulikbetriebenen
Anlage, welche hier beispielhaft durch eine Drehsteifigkeits-Kontrolleinheit
für einen
Automobilstabilisator (hier und nachfolgend als „aktiver Stabilisator" bezeichnet) repräsentiert
wird.
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Stand der
Technik
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Normalerweise
setzt eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe
ein Arbeitsfluid unter Hochdruck und fördert es mittels einer Flügelzellensektion,
welche aus einem Rotor mit einer Vielzahl von Flügeln, die sich mit der Rotation
des Rotors von diesem nach innen bzw. außen bewegen, und einem den
Rotor beherbergenden Kurvenring besteht. Die Flügelzellenpumpe hat ein Strömungsregelventil,
um das Auftreten von Kavitation aufgrund negativen Drucks auf der Saugseite
während
der Hochgeschwindigkeitsrotation zu verhindern.
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5(a) ist eine Schnittansicht durch das Wellenzentrum
eines Beispiels einer Flügelzellenpumpe,
die Stand der Technik für
die vorliegende Erfindung bildet, und 5(b) ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 5(a).
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Die
in 5 gezeigte Flügelzellenpumpe 20 enthält ein Strömungsregelventil 11,
einen Zuführkanal 19,
eine Zuführöffnung 12 zum
Zuführen
des durch die Pumpe mit Druck beaufschlagten Arbeitsfluids, eine
Saugöffnung 13 zum
Ansaugen des Arbeitsfluids von einem Tank (nicht gezeigt) in die
Pumpe und einen von der Zuführöffnung 12 zum
Saugkanal 13b führenden
Rückflusspfad 14.
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Zusätzlich enthält die Flügelzellenpumpe 20 einen
Rotor 17a, eine Vielzahl von in dem Rotor 17a beherbergten
Flügeln 17b,
welche bezüglich
des Rotors 17a nach innen und außen bewegbar sind, und einen
Kurvenring 17c, der eine innere umlaufende Oberfläche bildet,
mit der die vom Rotor 17a herausstehenden Flügel 17b in
Berührung
kommen, eine Abdeckung 18a und eine Seitenplatte 18b,
die die beiden Seiten des Rotors 17a begrenzen etc., und
einen Körper 18,
der diese Elemente, welche die Pumpfunktion vorsehen und aufgrund
derer die Flügelzellenpumpe
als Flügelzellenpumpe
arbeitet, beherbergt.
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Der
Rotor 17a, die Flügel 17b und
der Kurvenring 17c bilden zusammen eine Flügelzellensektion 17.
Die Pumpfunktion der Flügelzellensektion 17 ist
die gleiche wie die einer herkömmlichen
Flügelzellenpumpe,
weshalb eine detaillierte Beschreibung hier unterbleibt.
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Ein
Drosselventil 15 zum Drosseln des Strömungspfads der Zuführöffnung 12 ist
an dem spitzen Ende des Strömungsregelventils 11 vorgesehen.
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Das
Strömungsregelventil 11 führt die
Regelung so aus, dass eine geeignete Menge des Arbeitsfluids, welches
mittels des Rotors 17a bei konstanter, durch das Drehmoment
von einer Automobilmaschine angetriebenen Rotation an die Zuführöffnung 12 ausgegeben
wird, bei einem geeigneten Druck, wie er für die mit dem Arbeitsfluid
versorgte hydraulisch betriebenen Anlage benötigt wird, zugeführt wird.
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Gleichzeitig
strömt überschüssiges Arbeitsfluid
von der Zuführöffnung 12 über den
Rückflusspfad 14 zur
Saugöffnung 13 zurück, wie
in den 5(a) und 5(b) durch
den Rückfluss
Q gekennzeichnet. Eine Unterversorgung der Flügelzellensektion 17 während der
Hochgeschwindigkeitsrotation mit Sog wird durch diesen Rückfluss
Q kompensiert, so dass ein Auftreten negativen Drucks verhindert und
hierdurch Kavitation vermieden wird.
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Die
Flügelzellenpumpe 20 mit
dem Strömungsregelventil 11 führt die
oben beschriebene Funktion aus. Jedoch bildet ein Teil des von der
Flügelzellensektion 17 gelieferten
Arbeitsfluids den Rückfluss
Q, so dass folglich dessen vollständige Menge nicht an die hydraulisch
betriebene Ausstattung zugeführt
wird. Die Flügelzellenpumpe 20 hat deshalb
geringe Effizienz und ist nicht für eine hydraulisch betriebene
Anlage geeignet, die eine große Menge
an Arbeitsfluid benötigt.
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Um
mit dem Strömungsregelventil 11 die oben
beschriebene Funktion durchführen
zu können, ist
das Drosselventil 15 unerläslich. Jedoch tritt aufgrund
des Drosselventils 15 ein Momentenverlust auf, wobei für dieses
Problem eine Lösung
gewünscht
wird.
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Andererseits
wurde als ein Mittel zur Verhinderung von Kavitation ein Verfahren
vorgeschlagen, bei dem das zurückfließende Arbeitsfluid
durch eine Düse
beschleunigt und in den Tank zurückgeführt wird.
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6 ist
eine Schnittansicht der wesentlichen Teile einer anderen Flügelzellenpumpe,
die ein anderes Beispiel einer Flügelzellenpumpe ist, die für die vorliegende
Erfindung Stand der Technik bildet. Dieses Beispiel ist in dem japanischen
Patent Nr. 3717850, insbesondere 4, beschrieben.
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Diese
Flügelzellenpumpe 30 enthält ein Strömungsregelventil 21,
eine Saugöffnung 23,
eine Flügelzellensektion 27 und
einen Körper 28,
und hat die gleiche Funktion wie die in 5 gezeigte
Flügelzellenpumpe 20.
Darüber
hinaus wird ein Tank 31 zum Speichern des Arbeitsfluids
in der Nähe
der Flügelzellenpumpe 30 vorgesehen.
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Der
Tank 31 enthält
eine Auslassöffnung 31b zum
Aussenden des Arbeitsfluids vom Tank 31 an die Saugöffnung 23 der
Pumpe 30, und eine Düse 31a zum
Drosseln und Versprühen
des zurückfließenden Arbeitsfluids
derart, dass das Arbeitsfluid zur Auslassöffnung 31b gerichtet
ist.
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Bei
der oben beschriebenen Ausgestaltung liefert die Flügelzellenpumpe 30 das
Arbeitsfluid in den Tank 31 durch Beschleunigung des rückfließenden Arbeitsfluids über die
Düse 31a zurück, um den Sog
des Arbeitsfluids in die Saugöffnung 23 zu
fördern,
wodurch das Auftreten von Kavitation vermieden wird.
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Jedoch
verbleibt das Strömungsregelventil 21 immer
noch in der Flügelzellenpumpe 30.
Folglich verbleibt ein Problem darin, dass der oben beschriebene
Momentenverlust auftritt, und die Flügelzellenpumpe 30 nicht
geeignet für
die Verwendung in druckbetriebenen Anlagen ist, welche die überwiegende
Menge des von der Flügelzellensektion 27 gelieferten
Arbeitsfluids verwenden sollen.
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Darüber hinaus
wird das zurücklaufende
Arbeitsfluid an die Ausflussöffnung 31b auf
der Tankseite 31 geliefert, die weit von der Saugöffnung 23 der Pumpe 30 entfernt
ist, so dass der Beschleunigungseffekt in der Pumpe 30 indirekt
ist. Darüber
hinaus mag es ebenso ein Problem sein, dass Luft in das Arbeitsfluid
im Tank 31 eingeleitet wird, wenn das Fahrzeug Vibrationen
ausführt.
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Zusätzlich muss
bei der Flügelzellenpumpe 30 der
Tank 31 in deren Nähe
angeordnet sein, da die Ausgestaltung der Auslassöffnung 31b den
Beschleunigungseffekt berücksichtigt.
Entsprechend wird der Freiheitsgrad beim Entwerfen der Pumpe 30 verringert.
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Darüber hinaus
ist die Ausflussrichtung, selbst wenn Sog mit Anstrengung unterstützt wird,
in rechtem Winkel bezüglich
der Förderung
des Sogs, da das Strömungsregelventil 21 auf
der Axiallinie der Saugöffnung 23 angeordnet
ist, was ein Problem eines wesentlich verringerten Beschleunigungseffekts zur
Folge hat.
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Aufgabe der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und
folglich besteht eine Aufgabe darin, eine Flügelzellenpumpe vorzusehen,
welche die vollständige
Menge eines von einer Flügelzellensektion
gelieferten Arbeitsfluids verwendet, welche für eine große Durchflussrate benötigende
druckbetriebene Anlagen verwendet werden kann, welche keinen Momentenverlust
aufgrund eines Drosselventils erzeugt, und welche das Auftreten
von Kavitation aufgrund einer Unterversorgung mit Sog vermeiden
kann.
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Mittel zur
Lösung
der Aufgabe
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Flügelzellenpumpe zum mit Druck
Beaufschlagen und Zuführen
eines Arbeitsfluids mittels einer Flügelzellensektion, mit einer
Saugöffnung
zum Ansaugen des Arbeitsfluids, welches von einem Tank zur Flügelzellensektion
geliefert wird, einer Zuführöffnung zum
Zuführen
des in der Flügelzellensektion
mit Druck beaufschlagten Arbeitsfluids, und zusätzlich einer Rückführöffnung zum
Aufnehmen von Arbeitsfluid, das über
die Zuführöffnung zugeführt, verwendet
und rückgeführt wurde,
wobei das durch die Rückführöffnung einfließende rückfließende Arbeitsfluid
durch Drosselung beschleunigt ist, und das von der Saugöffnung gelieferte
Arbeitsfluid durch das beschleunigte rückfließende Arbeitsfluid mitgezogen
ist, so dass das rückfließende Arbeitsfluid
und das vom Tank gelieferte Arbeitsfluid in die Flügelzellensektion
geliefert werden, vor.
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Wirkungen
der Erfindung
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Bei
der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe
wird das durch die Rückführöffnung fließende Arbeitsfluid
durch Drosselung beschleunigt, und das von der Saugöffnung gelieferte
Arbeitsfluid wird durch das beschleunigte Arbeitsfluid mitgezogen,
so dass das rückfließende Arbeitsfluid
und das vom Tank gelieferte Arbeitsfluid in die Flügelzellensektion fließen. Deshalb
kann die Flügelzellenpumpe
effektiv die vollständige
Menge des von einer Flügelzellensektion
gelieferten Arbeitsfluids verwenden, kann für hohe Durchflussraten benötigende
fluiddruckbetriebene Anlagen verwendet werden, erzeugt keine Momentenverluste
aufgrund eines Drosselventils und kann das Auftreten von Kavitation
durch Unterversorgungen mit Sog verhindern.
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Beste Ausführungsweise
der Erfindung
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1(a) ist eine Schnittansicht durch das Wellenzentrum
eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe;
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1(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie
A-A von 1(a);
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2 ist
ein Fluiddruckkreislaufdiagramm, welches eine fluiddruckbetriebene
Anlage, die die in 1 gezeigte Flügelzellenpumpe
verwendet, zeigt;
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3 ist
eine Schnittansicht eines anderen Beispiels einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe;
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4 ist
ein Fluiddruckkreislaufdiagramm, welches eine fluiddruckbetriebene
Ausstattung, die die in 3 gezeigte Flügelzellenpumpe
verwendet, zeigt;
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5(a) ist eine Schnittansicht durch das Wellenzentrum,
die ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik für die vorliegende
Erfindung bekannten Flügelzellenpumpe
zeigt;
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5(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie
B-B aus 5(a); und
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6 ist
eine Schnittansicht der wesentlichen Abschnitte einer Flügelzellenpumpe
entsprechend eines anderen Ausführungsbeispieles
einer Flügelzellenpumpe,
die Stand der Technik für
die vorliegende Erfindung bildet.
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Beispiel 1
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1(a) ist eine Schnittansicht durch das Wellenzentrum
einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe,
und 1(b) ist eine Schnittansicht entlang
der Linie A-A der 1(a).
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Die
in 1 gezeigte Flügelzellenpumpe 10 wird
verwendet, um ein Arbeitsfluid an einen aktiven Stabilisator, beispielsweise
für ein
Automobil etc. zuzuführen.
Die Flügelzellenpumpe 10 enthält eine Saugöffnung 3 zum
Ansaugen des Arbeitsfluids, das an die Flügelzellensektion 7 von
einem Tank (nicht gezeigt) geliefert wird, eine Zuführöffnung 2 zum
Zuführen
des in der Flügelzellensektion 7 mit
Druck beaufschlagten Arbeitsfluids, und zusätzlich eine Rückführöffnung 1 zum
Empfangen des von der Zuführöffnung 2 gelieferten
Arbeitsfluids, nachdem es benutzt wurde und auf seinen Rückfluss
hin. Das ist ein erstes Merkmal der Flügelzellenpumpe 10.
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Ebenso
wird bei der Flügelzellenpumpe 10 das
durch die Rückführöffnung 1 hinein
fließende rückfließende Arbeitsfluid
durch ein Drosselventil 4, welches in einem Rückführkanal 1a vorgesehen
ist, gedrosselt und beschleunigt. Das von der Saugöffnung 3 gelieferte
Arbeitsfluid wird durch das beschleunigte rückfließende Arbeitsfluid mitgezogen, so
dass das rückfließende Arbeitsfluid
und das vom Tank gelieferte Arbeitsfluid durch Kanäle 3a und 3b in die
Flügelzellensektion 7 geliefert
wird. Dies ist ein zweites Merkmal der Flügelzellenpumpe 10.
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Zusätzlich enthält die Flügelzellenpumpe 10 einen
Rotor 7a, Flügel 7b,
welche zur Ein- und Auswärtsbewegung
bezüglich
des Rotors 7a geeignet sind, einen Kurvenring 7c,
der eine innere umlaufende Oberfläche enthält, mit der die vom Rotor 7a hervorstehenden
Flügel 7b in
Berührung
kommen, eine Abdeckung 8a und eine Seitenplatte 8b,
welche die beiden Seiten des Rotors 7a begrenzen etc.,
und ein Gehäuse 8,
das die Elemente beherbergt, welche die Pumpfunktion vorsehen und
es der Flügelzellenpumpe 10 ermöglichen,
als Flügelzellenpumpe
zu wirken.
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Der
Rotor 7a, die Flügel 7b und
der Kurvenring 7c bilden gemeinsam die Flügelzellensektion 7. Die
Pumpfunktion der Flügelzellensektion 7 ist
die gleiche wie die einer herkömmlichen
Flügelzellenpumpe,
wie beispielsweise der in 5 gezeigten Stand
der Technik darstellenden Flügelzellenpumpe 20,
so dass deren detaillierte Beschreibung hier unterbleibt.
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Die
Rücklauföffnung 1,
die Zuführöffnung 2, die
Saugöffnung 3,
das Drosselventil 4 und so fort, welche Merkmale der Flügelzellenpumpe 10 sind, werden
nachfolgend im größeren Detail
beschrieben.
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Erstens
enthält
die Flügelzellenpumpe 10 an der
Zuführöffnung 2 kein
Strömungsregelventil
des vorher beschriebenen herkömmlichen
Typs. Sämtliches
von der Flügelzellensektion 7 gelieferten
Hochdruckarbeitsfluids QO wird von der Zuführöffnung 2 an die fluiddruckbetriebene
Anlage (nicht gezeigt) zugeführt,
welche über
einen Zuführkanal
(nicht gezeigt) mit der Zuführöffnung 2 verbunden
ist.
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Dieser
Punkt wird durch die Tatsache bestätigt, dass in 1(b) die
Zuführöffnung 2 nicht
mit der Saugöffnung 3 kommuniziert,
und der in der Stand der Technik darstellenden 5 gezeigte
und in der Flügelzellenpumpe 20 vorgesehene
Rückflusspfad 14 nicht
vorhanden ist.
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Deshalb
verwendet die Flügelzellenpumpe 20 das
Arbeitsfluid effizient, so dass die Flügelzellenpumpe 10 für fluiddruckbetriebene
Anlagen verwendet werden kann, die eine hohe Durchflussrate des Arbeitsfluids
benötigen,
wie beispielsweise ein aktiver Stabilisator.
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Ebenso
fehlt bei der oben beschriebenen Flügelzellenpumpe 10 das
Strömungsregelventil. Entsprechend
ist ein wie oben mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebenes
Drosselventil zum Drosseln des von der Zuführöffnung 2 zugeführten Arbeitsfluids
QO nicht vorhanden, so dass der Verlust von Antriebsmoment in der
Flügelzellenpumpe 10 eliminiert
wird.
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Die
Rückführöffnung 1 kommuniziert
mit dem Kanal 3a, in dem die Saugöffnung 3 über das
in dem Rückführkanal 1a vorgesehene
Drosselventil 4 geöffnet
ist. Der Kanal 3a kommuniziert mit dem Kanal 3b, welcher
an der Abdeckung 8a zum Leiten des Arbeitsfluids in die
Flügelzellensektion 7 vorgesehen ist.
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Wie
die Zeichnungen darstellen, ist ein rückfließendes Arbeitsfluid QR gedrosselt
und durch ein Drosselventil 4 beschleunigt und läuft in diesem
Zustand durch den Kanal 3a in der Nähe der Saugöffnung 3. Ein negativer
Druck wird deshalb in der Nähe der
Saugöffnung 3 erzeugt,
wodurch Arbeitsfluid aus dem Tank gesogen wird.
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Sowohl
das vom Tank gesogene Arbeitsfluid QT als auch das rückfließende Arbeitsfluid
QR werden nach dem Durchlaufen durch die Kanäle 3a und 3b in
die Flügelzellensektion 7 geleitet.
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Deshalb
werden bei der Flügelzellenpumpe 10 selbst
für den
Fall der Hochgeschwindigkeitsrotation zusätzlich zu dem zugeführten und
zurückgeflossenen
rückfließenden Arbeitsfluid
QR das vom Tank gesogene Arbeitsfluid QT in die Pumpe 10 wie
benötigt
geleitet. Folglich wird ein negativer Druck auf der Saugseite vermieden,
was Kavitation in dem Fluid verhindert.
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Folglich
kann die Flügelzellenpumpe 10 effektiv
die vollständige
Menge des von der Flügelzellensektion 7 gelieferten
Arbeitsfluids verwenden, für eine
hohe Durchflussrate benötigende
fluiddruckbetriebene Anlagen verwendet werden, erzeugt keine Momentenverluste
aufgrund des Drosselventils und kann das Auftreten von Kavitation
aufgrund einer Unterversorgung mit Sog vermeiden.
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Bei
der Flügelzellenpumpe 10 wird
mit Bezug auf den Kanal 3a das rückfließende Arbeitsfluid QR, das
durch das Drosselventil 4 von der Rücklauföffnung 1 gelaufen
ist und welches beschleunigt wurde, und das angesogene Arbeitsfluid
QT, welches durch das Arbeitsfluid QR gezogen wurde, durch den geradlinig
verlaufenden Kanal 3a laufen, so dass die Arbeitsfluide
effizienter beschleunigt und der Flügelzellensektion 7 mit
einem geringen durch den Strömungspfadwiderstand
verursachten Verlust zugeführt
werden.
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Ebenso
sind die Rücklauföffnung 1,
das Drosselventil 4, die Saugöffnung 3 und die Kanäle 3a und 3b in
der gleichen Pumpe 10 und nah beieinander angeordnet, so
dass die Effizienz entsprechend verbessert wird.
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Darüber hinaus
muss der Tank (nicht gezeigt) nicht notwendigerweise nahe der Pumpe 10 vorgesehen
werden, so dass die Anordnung der Flügelzellenpumpe 10 ohne
große
Rücksicht
auf die Position des Tanks durchgeführt werden kann, und folglich
der Freiheitsgrad für
den Entwurf sehr hoch wird.
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2 ist
ein Fluiddruckkreislaufdiagramm, welches fluiddruckbetriebene Anlagen,
die die Flügelzellenpumpe
aus 1 verwenden, zeigt. In 2 werden
für die
oben bereits beschriebenen Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet, und
eine wiederholte Beschreibung unterbleibt.
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Dieses
Fluiddruckkreislaufdiagramm zeigt einen aktiven Stabilisator ST
zum Verhindern des Rollens beispielsweise eines Automobils. Der
aktive Stabilisator ST enthält
die Flügelzellenpumpe 10, welche
durch eine Automobilmaschine ENG angetrieben wird, einen mit der
Saugöffnung 3 der
Flügelzellenpumpe 10 verbundenen
Tank T, ein parallel in einer von der Auslassöffnung 2 zu der Rückführöffnung 1 der
Flügelzellenpumpe 10 verlaufendes Druckregelventil
PV, ein Sperrventil GV, ein Richtungsauswahlventil DV und ein Flüssigkeitsdruckzylinder
CY vom Einstabtyp, welcher mit der Ausgangsseite des Richtungsauswahlventils
DV verbunden ist.
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Als
ein Beispiel wird eine der Zylinderseiten und die Stabseite des
Fluiddruckzylinders CY mit dem Stabilisator verbunden und die andere
wird mit einer Verbindung verbunden, die so angeordnet ist, dass
sie vom Stabilisator herausragt, um das Rollen eines Fahrzeugkörpers durch
den Fluiddruckzylinder zu regeln, welcher hierdurch die Funktion
eines aktiven Stabilisators ST bereitstellt.
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Wenn
die Flügelzellenpumpe 10 als
ein Teil des aktiven Stabilisators ST verwendet wird, kann die Flügelzellenpumpe
eine hohe Durchflussrate des Arbeitsfluids wie benötigt zuführen und
vollständig
die Funktion des aktiven Stabilisators ohne Erzeugung von Kavitation
unterstützen.
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Für den Fall,
dass die Flügelzellenpumpe 10 verwendet
wird, um zirkulierend das Arbeitsfluid zu dem Fluiddruckzylinder
CY des Einstabtyps zuzuführen,
wie in diesem Beispiel, entsteht ein Überschuss bzw. eine Unterversorgung
des zirkulierenden Arbeitsfluids für die Fälle, bei denen sich der Zylinder CY
ausstreckt bzw. zusammenzieht. Wenn das Arbeitsfluid in Unterversorgung
ist, wird das benötigte Arbeitsfluid
vom Tank T über
die Einlauföffnung 3 gesogen,
und wenn das Arbeitsfluid im Überschuss
vorhanden ist, wird das überschüssige Arbeitsfluid
an den Tank T über
die Saugöffnung 3 zurückgeliefert. Die
erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe
ist folglich auch hierfür
geeignet.
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Auch
für den
Fall, dass die Flügelzellenpumpe 10 entsprechend
der Erfindung verwendet wird, wird die vollständige Menge des von der Zuführöffnung 2 zugeführten Arbeitsfluids
QO grundsätzlich die
gleiche wie die des zurückfließenden Arbeitsfluids
QR sein. Jedoch kann es in manchen Fällen, abhängig vom Typ der fluiddruckbetriebenen
Anlage, besser sein, einen Teil des Arbeitsfluids QO für andere
Anwendungen in der Anlage zu verwenden. Das für solche Aufgaben verwendete
Arbeitsfluid kann an den Tank T durch einen anderen Kreislauf wie
beispielsweise einen Ablasskreislauf, zurückgeliefert werden.
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Folglich
ist in so einem Fall die vollständige Menge
des gelieferten Arbeitsfluids QO manchmal nicht die gleiche Menge
wie die des rückfließenden Arbeitsfluids
QR. Jedoch wird das Arbeitsfluid trotzdem effektiv auf der fluiddruckbetriebenen
Anlagenseite verwendet.
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Beispiel 2
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3 ist
eine Schnittansicht eines anderen Beispiels der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe.
Diese Schnittsansicht ist eine Schnittsansicht der gleichen Teile
der Flügelzellenpumpe
eines anderen Beispiels wie des in 1(b) gezeigten. 4 ist
ein Fluiddruckkreislaufdiagramm, welches eine fluiddruckbetriebene
Ausstattung zeigt, welche die in 3 gezeigte
Flügelzellenpumpe
verwendet.
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Diese
Flügelzellenpumpe 10A unterscheidet sich
von der in 1 gezeigten Flügelzellenpumpe 10 dadurch,
dass das Drosselventil 4A nicht vom Festtyp, sondern ein
variables Drosselventil 4A ist, das so ausgebildet ist,
dass die Öffnungsgröße der Drossel
ansteigt, wenn die Durchflussrate des zurückfließenden Arbeitsfluids QR ansteigt.
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Auch
die Flügelzellenpumpe 10A unterscheid
sich von der Flügelzellenpumpe 10 dadurch, dass
sowohl eine Rücklauföffnung 1A als
auch eine Zuführöffnung 2A aufgrund
des durch das Drosselventil 4A im Körper 8b belegten Raumes
eine an das variable Drosselventil 4A angepasste Ausbildung
haben,.
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Das
variable Drosselventil 4A enthält ein Ventilelement 4a,
welches sich verschiebt, wenn das rückfließende Arbeitsfluid QR auf es
einwirkt, ein Ventilgehäuseteil 4g,
dessen eine Seite offen ist, und welches das Ventilelement 4a verschiebbar
lagert, ein Deckel 4i, der die offene Seite des Ventilgehäuseteils 4g verschließt, eine
zwischen dem Deckel 4i und dem Ventilelement 4a gehaltene
Feder 4h, um das Ventilelement 4a zu der geschlossenen
Seite des Ventilgehäuseteils 4g mit
Bezug auf den Deckel 4i zu bringen, und einen Kommunikationspfad 4j,
der es dem Kanal 3a und dem Ventilgehäuseteil 4g erlaubt, miteinander
zu kommunizieren.
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Das
Ventilelement 4a ist als Ganzes von Kolben- bzw. Spulenform,
wobei eines seiner Enden einen kleinen Durchmesser hat. Das Ventilelement 4a enthält einen
konvexen Abschnitt 4b kleinen Durchmessers, das den kleinen
Durchmesser hat, einen Kolbenabschnitt 4c, der kontinuierlich
mit dem kleinen Durchmesser aufweisenden konvexen Abschnitt 4b verläuft und
einen fluiddichten Außendurchmesser
bezüglich
des Innendurchmessers des Ventilgehäuseabschnitts 4g hat,
und einen Federaufnahmeabschnitt 4d, der kontinuierlich
mit dem Kolbenabschnitt 4c verläuft und einen kleineren Durchmesser als
der Kolbenabschnitt 4c hat, so dass die Feder 4h auf
dessen äußeren Umfang
passt.
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Der
Ventilgehäuseabschnitt 4g ermöglicht es der
Rückführöffnung 1A und
den Kanal 3a miteinander zu kommunizieren, wenn das Ventilelement 4a nicht
vorhanden ist. Wenn das rückfließende Arbeitsfluid
QR nicht vorhanden ist und folglich das Ventilelement 4a durch
die Feder 4h gedrückt
wird, kommt jedoch der konvexe Abschnitt 4b mit kleinem
Durchmesser in Berührung
mit der geschlossenen Seite. Wenn dies der Fall ist, wird es der
Rückführöffnung 1A und
den Kanal 3a nicht ermöglicht,
miteinander über
den Kolbenabschnitt 4c zu kommunizieren, oder es wird zumindest
der Grad der Kommunikation gering gehalten.
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Der
Kommunikationspfad 4j erlaubt es dem Kanal 3a und
einem Abschnitt, in welchem der Federaufnahmeabschnitt 4d des
Ventilelements 4a unter dem Ventilgehäuseabschnitt 4g angeordnet
ist, miteinander zu kommunizieren. Deshalb wirkt das rückfließende Arbeitsfluid
QR auf den konvexen Abschnitt 4b mit kleinem Durchmesser
des Ventilelements 4a über
den Kommunikationspfad 4j, und das Arbeitsfluid in dem
Kanal 3a wirkt auf die Seite des Federaufnahmeabschnitts 4d,
so dass ein Gleichgewicht zwischen den auf die Feder 4h wirkenden
Kräfte
aufrechterhalten wird.
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Entsprechend
zu dem wie oben beschrieben ausgestalteten variablen Drosselventil 4A bewegt sich
das Ventilelement 4a, selbst wenn das zurückfließende Arbeitsfluid
QR von der Rückführöffnung 1A zurückfließt, in dem
Fall, in dem dessen Durchflussrate gering ist, in 3 leicht
nach unten, um im Gleichgewicht mit der Feder 4h zu sein,
was zur Folge hat, dass das zurückfließende Arbeitsfluid
QR in stärker
gedrosseltem Zustand in den Kanal 3a zugeführt wird.
Das stärker
gedrosselte Arbeitsfluid QR saugt das Arbeitsfluid QT von der Saugöffnung 3 mit höherer Geschwindigkeit.
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Andererseits,
falls die Durchflussrate des rückfließenden Arbeitsfluids
QR von der Rückführöffnung 1A ansteigt,
gleicht das Ventilelement 4a sich in einen stärker geöffneten
Zustand aus, so dass das zurückfließende Arbeitsfluid
QR dem Kanal 3a in einem weniger gedrosselten Zustand zugeführt wird.
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Folglich
steigt die Drosselöffnungsgröße des variablen
Drosselventils 4A an, wenn die Durchflussrate des zurückfließenden Arbeitsfluids
QR ansteigt.
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Bei
der Flügelzellenpumpe 10A mit
dem oben beschriebenen variablen Drosselventil 4A wird das
Drosselventil 4A gedrosselt, wenn die Durchflussrate des
rückfließenden Arbeitsfluids
QR gering ist, so dass die Strömungsgeschwindigkeit
des rückfließenden Arbeitsfluids
QR ansteigt. Wenn andererseits dessen Durchflussrate ansteigt, wird
das Drosselventil 4A geöffnet,
so dass der Druck des rückfließenden Arbeitsfluids
QR an der Seite der Rückführöffnung 1A von
einem exzessiven Anstieg geschützt werden
kann.
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Ein
in 4 gezeigter aktiver Stabilisator ST' unterscheidet sich
von dem aktiven Stabilisator ST aus 2 dadurch,
dass die Flügelzellenpumpe 10A das
bezüglich
der 3 oben beschriebene variable Drosselventil 4A aufweist.
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Deshalb
wird bei dem aktiven Stabilisator ST' die Wirkung der oben beschriebenen
Flügelzellenpumpe 10 erreicht,
und ebenso, wie oben beschrieben, kann der Druck des rückfließenden Arbeitsfluids QR
auf der Seite der Rückführöffnung 1A von
einem exzessiven Anstieg durch die Flügelzellenpumpe 10A verhindert
werden, so dass das beim aktiven Stabilisator ST' verwendete Druckregelventil PV von Fehlfunktionen
bewahrt werden kann.
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Die
oben beschriebenen Flügelzellenpumpen 10 und 10A sind
lediglich Beispiele der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch diese Beispiele
nicht beschränkt.
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Der
Fluiddruck kann einen Druck für
die Fälle umfassen,
bei denen beispielsweise Wasser oder ein Fluid mit einem großen molekularen
Gewicht als Arbeitsfluid verwendet wird, und Öldruck, wenn ein Hydrauliköl als Arbeitsfluid
verwendet wird.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Die
erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe kann
geeignet in gewerblichen Bereichen verwendet werden, in denen eine
hohe Durchflussrate eines Arbeitsfluids benötigt wird, beispielsweise bei
einem aktiven Stabilisator für
Automobile.
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- 1,
1A
- Rückführöffnung
- 2,
2A
- Zuführöffnung
- 3
- Saugöffnung
- 4
- Drosselventil
- 4A
- variables
Drosselventil
- 7
- Flügelzellensektion
- 8
- Körper
- 8a
- Abdeckung
- 8b
- Seitenplatte
- 10,
10A
- Flügelzellenpumpe
- Q
- Arbeitsfluid
- QO
- zugeführtes Arbeitsfluid
- QR
- rückfließendes Arbeitsfluid
- QT
- angesaugtes
Arbeitsfluid
- T
- Tank