DE112007001338T5 - Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid - Google Patents

Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid Download PDF

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Abstract

Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid, umfassend einen Körper mit einer Kammer und einen innerhalb der Kammer drehbaren Rotor, wobei die Kammer und der Rotor geformt sind, um eine oder mehrere Anstiegs-, Abnahme- und Verweilregionen zwischen Wänden der Kammer und des Rotors zu definieren, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Nuten aufweist, wobei jede Nut des Rotors einen darin angeordneten Drehschieber aufweist, wobei jeder Drehschieber zwischen einer zurückgezogenen Position und einer ausgefahrenen Position beweglich ist, wobei die Drehschieber in der zurückgezogenen Position nicht auf das Hydraulikfluid wirken und die Drehschieber in der ausgefahrenen Position auf das Hydraulikfluid wirken, einen oder mehrere Einlässe zum Einführen von Hydraulikfluid unter relativ niedrigem Druck in die eine oder mehreren Anstiegsregionen und einen oder mehrere Auslässe zum Ableiten von Hydraulikfluid unter relativ hohem Druck aus der einen oder mehreren Abnahmeregionen, einen Unterdrehschieberdurchgang, der sich unterhalb jedes Drehschiebers erstreckt, zumindest einen Flussdurchgang zum Zuführen von unter Druck...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Drehschieberpumpe.
  • Stand der Technik
  • Hydraulikdrehschieberpumpen werden verwendet, um Hydraulikfluid in verschiedenen Typen von Maschinen für verschiedene Zwecke zu pumpen. Zu solchen Maschinen zählen beispielsweise erdbewegende, industrielle und Landwirtschaftsmaschinen, Müllsammelfahrzeuge, Fischtrawler, Kräne und Fahrzeugservolenkungssysteme.
  • Hydraulikdrehschieberpumpen haben typischerweise ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Kammer. Ein Rotor ist drehbar in dem Gehäuse montiert. Der Rotor ist typischerweise von allgemein zylindrischer Form und die Kammer hat eine derartige Form, dass ein oder mehr Aufstiegs- und Abnahmeregionen zwischen einer äußeren Wand des Rotors und einer inneren Wand der Kammer ausgebildet sind. In den Aufstiegsregionen öffnet sich ein relativ großer Raum zwischen der äußeren Wand des Rotors und der inneren Wand der Kammer. An der führenden Seite der Aufstiegsregion gibt es eine Region, die im Wesentlichen ein Verweilort (dwell) ist, obwohl dort in der normalen Praxis ein kleines Maß an Abnahme existiert. Dieser wird manchmal ein Hauptverweilort oder eine Hauptverweilregion genannt. Der Hauptverweilort wird von einer Abnahmeregion gefolgt, in welcher der Raum zwischen der äußeren Wand des Rotors und der inneren Wand der Kammer abnimmt. Der Rotor weist normalerweise eine Anzahl von Schlitzen auf und bewegliche Drehschieber sind in den Schlitzen montiert. Wenn sich der Rotor dreht führen Zentrifugalkräfte dazu, dass sich die Drehschieber in eine ausgefahrene Position bewegen, während sie durch die Aufstiegsregionen passieren. Wenn sich die Drehschieber entlang der Abnahmeregionen bewegen, werden die Drehschieber durch die Wirkung der Rotoren, welche die innere Wand der Kammer kontaktieren, während sie sich in eine Region von beschränktem Abstand zwischen dem Rotor und der Kammer bewegen, dazu gezwungen, sich in eine zurückgezogene Position zu bewegen. Hydraulikfluid schmiert die Drehschieber und die innere Wand der Kammer. Außerhalb der Aufstiegs-, Abnahme- und Hauptverweilregionen ist der Raum zwischen der äußeren Wand des Rotors und der inneren Wand der Kammer klein. In der Praxis ist dies normalerweise ein echter Verweilort von Null Ausdehnung der Drehschieber und wird manchmal Nebenverweilort genannt.
  • Hydraulikdrehschieberpumpen werden normalerweise an einen Antrieb gekoppelt, wie zum Beispiel an eine sich drehende Ausgangswelle eines Motors oder eines Triebwerks und pumpen ohne teure Raum einnehmenden Kupplungen oder andere Trennungsmittel kontinuierlich Hydraulikfluid, solange der Motor oder das Triebwerk kontinuierlich laufen. Ein Rotor der Pumpe hat normalerweise eine Rotationsgeschwindigkeit, welche durch die Rotationsgeschwindigkeit des Motors oder des Triebwerks bestimmt ist.
  • US-Patent Nr. 3,421,413 von Adams et al beschreibt eine Gleitdrehschieberpumpe, in der Hydraulikdruck an jeden Drehschieber angelegt wird, um die Drehschieber in optimalem Eingriff mit einer Nockenlaufbahn zu halten, die den Rotor umgibt, der die Drehschieber trägt. Das Patent ist darauf gerichtet, sicherzustellen, dass die Drehschieber in optimalem Kontakt mit der umgebenden Nocke verbleiben.
  • US-Patent Nr. 3,586,466 von Erickson beschreibt einen drehbaren Hydraulikmotor mit einem genuteten Rotor und einem beweglichen Drehschieber in jeder Nut. Der Rotor wird in einer Kammer eingesetzt, die drei umfangsseitig beabstandete, sichelförmige Druckkammerabschnitte definiert. Der Hydraulikmotor enthält ein Ventilsteuerungsmittel und damit verbundene Durchgänge, um wahlweise den Fluss von unter Druck stehendem Fluid zu den Druckkammerabschnitten steuern zu können. Dies ermöglicht es, unter Druck stehendes Fluid einer, zweien oder allen drei Druckkammerabschnitten zuzuführen. Wenn unter Druck stehendes Fluid allen drei Druckkammerabschnitten zu Verfügung gestellt wird, tritt ein langsam laufender Betrieb mit hohem Drehmoment ein. Wenn unter Druck stehendes Fluid zwei Druckkammerabschnitten zugeführt wird, tritt ein schneller laufender Betrieb, aber mit geringerem Drehmoment ein. Wenn unter Druck stehendes Fluid nur einem Druckkammerabschnitt zugeführt wird, tritt ein noch schneller laufender Betrieb, aber mit niedrigerem Drehmoment des Motors ein.
  • Der Hydraulikmotor von Erickson enthält ebenfalls eine Anordnung von Durchgängen, die es unter Druck stehendem Fluid ermöglichen, eine radial nach außen gerichtete Bewegung an die Drehschieber weiterzugeben, die benachbart zu Auslassdurchgängen der Druckkammerabschnitte sind. Daher wird jeder Drehschieber durch Fluiddruck radial nach außen in einen abdichtenden Eingriff mit der Konkavität oder konkaven Oberfläche von jedem Druckkammerabschnitt während einer ersten Bewegung des Drehschiebers in Umfangsrichtung durch den Druckkammerabschnitt gezwungen, wobei der Drehschieber durch Fluiddruck an dem umfangsseitig gegenüberliegenden Ende des Druckkammerabschnitts radial nach innen bewegt wird, um die Reibungslast zwischen jedem Drehschieber und den inneren Umfangsoberflächenabschnitten der Kammer an Gebieten zu verringern, in denen wenig oder kein umfangsseitiger Druck auf die Drehschieber angelegt wird (siehe Spalte 4, Zeilen 55 bis 72).
  • Die gesamten Inhalte von US 3,421,413 und US 3,586,466 werden ausdrücklich durch Bezugnahme hierein eingefügt.
  • In meiner parallel anhängigen internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/AU2004/000951 beschreibe ich eine Hydraulikmaschine, in der die Drehschieber wahlweise derart in einer zurückgezogenen Position gehalten werden können, dass das Hydraulikfluid nicht bearbeitet wird, und in der die Drehschieber wahlweise derart zwischen der zurückgezogenen Position und der ausgefahrenen Position bewegt werden können, dass das Hydraulikfluid durch die Drehschieber bearbeitet wird. Diese internationale Patentanmeldung beschreibt ebenfalls eine Anzahl von Entlastungsanordnungen, durch die unter Druck stehendes Hydraulikfluid unter den Drehschiebern entlastet werden kann, wenn sich die Drehschieber in und durch die Abnahmeregionen bewegen. Die gesamten Inhalte meiner internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/AU2004/000951 werden hierein durch Bezugnahme eingefügt.
  • Eine bekannte Grenze zum Verbessern der Druck- und Geschwindigkeitsfähigkeit von Hydraulikfluiddrehschieberpumpen sind die Unwuchtkräfte, die an die Unterdrehschieberregionen im mittleren Quadranten angelegt sind. In dieser Hinsicht haben hydraulische Drehschieberpumpen typischerweise einen Einlass, der an dem Beginn der Anstiegsregion angeordnet ist (wenn die Pumpe mehr als eine Anstiegsregion hat, wird sie mehr als einen Einlass aufweisen). Die Einlässe führen der Anstiegsregion Niederdruckhydraulikfluid zu (zur Erleichterung wird "Hydraulikfluid" hiernach als "Öl" bezeichnet werden). Wenn die Drehschieber das Öl durch die Anstiegsregion in den Hauptverweilort und dann in die Abnahmeregion bewegen, wird das Öl unter Druck gesetzt. Das unter Druck gesetzte Öl tritt durch Auslässe aus, die mit jeder Abnahmeregion der Pumpe verbunden sind.
  • Es ist ebenfalls bekannt, dass die untere Drehschieberregion in vielen hydraulischen Drehschieberpumpen Öl ausgesetzt ist, das auf den Auslassdruck gebracht wurde. Dies hilft beim Treiben der Drehschieber in der Anstiegsregion nach außen und sichert ebenfalls, dass in den Abnahmeregionen der Pumpe ausgeglichene Kräfte an jeden Drehschieber angelegt werden. Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu Unterdrehschiebern kann jedoch zu Unwuchtkräften führen, die auf die Drehschieber wirken. Beispielsweise ist der Drehschieber, wenn der Drehschieber in dem Druck-(oder Auslass-)Quadrant ist, sowohl an einer äußeren Spitze des Drehschiebers als auch unter dem Drehschieber unter hohem Druck stehendem Öl ausgesetzt. Daher sind die Kräfte auf den Drehschieber, die dem Öl entspringen, im Gleichgewicht. In den Saug-(oder Einlass-)Quadranten werden die Spitzen der Drehschieber aber unter niedrigem Druck stehendem Einlassöl ausgesetzt, während die Böden der Drehschieber unter hohem Druck stehendem Öl ausgesetzt sind. Dies bewirkt ein Druckungleichgewicht, das so wirkt, dass die Drehschieber nach außen gedrückt werden. Diese Kraft kann die Grenzen der Pumpenauslegung überschreiten. Wenn dies passiert, können die Drehschieber durch den Schutzfilm des Öls, der zwischen den Spitzen der Drehschieber und der Pumpenkammer existieren sollte, getrieben werden. Wenn dies eintritt, kann eine Beschädigung der Drehschieber bewirkt werden.
  • Es wurden einige Versuche unternommen, diese Kräfte zu begrenzen, darunter:
    • (a) Vorsehen eines kleinen Drehschiebergebiets über dem Saugquadrant, zu dem unter hohem Druck stehendes Öl geleitet wird. Weil die durch das Unterdrehschieberöl angelegte Kraft ein Produkt des Öldrucks multipliziert mit der Fläche, an die der Druck angelegt wird, ist, ist die Kraft in dem Saugquadranten niedriger. Typischerweise wird unter Druck stehendes Öl auf die ganze Drehschieberfläche an den Ableitungsauslass angelegt;
    • (b) Pindrehschieberanordnungen, die einen Pin innerhalb einer separaten Kammer verwenden, in die unter hohem Druck stehendes Öl geleitet wird. Dieses unter hohem Druck stehende Öl wirkt nur auf den kleinen Pin, der typischerweise unzureichende Kraft erzeugen wird, um den Drehschieber durch den Ölfilm in dem Saugquadranten zu drücken.
  • Diese Verfahren sind alle dafür gedacht, die Unterdrehschieberkraft in dem Saugquadranten zu begrenzen. Wenn jedoch die Flächen unter den Drehschiebern in den Saugquadranten, auf die das unter hohem Druck stehende Auslassöl gerichtet ist, verringert werden, um den Unterdruck und die Nenndrehzahl der Pumpen zu erhöhen, können die Pumpen bei niedrigeren Geschwindigkeiten und Drücken instabil sein, wenn die Kräfte zu klein sind, um die Drehschieber in einem stabilen Betrieb zu halten.
  • Eine andere Lösung, die vorgeschlagen wurde, ist in so genannten Intra-Drehschieberpumpen ausgeführt. In Intra-Drehschieberpumpen ist jeder Drehschieber mit einem kleinen Intra-Drehschieber versehen. Der Intra-Drehschieber ist in eine Region gefügt, die eine obere Ausdehnung aufweist, die unterhalb der oberen Oberfläche des Drehschiebers angeordnet ist. Diese Region hat eine seitliche Ausdehnung, die kleiner ist als die seitliche Breite des Drehschiebers. In der Saugzone wird unter Druck stehendes Öl zu der Intra-Drehschieberregion geführt und wegen des kleineren Gebiets der Intra-Drehschieberregion ist die Kraft, die durch dieses unter Druck stehende Öl angelegt wird, niedriger als der Druck, der zur Verfügung gestellt würde, wenn das unter Druck stehende Öl der Unterdrehschieberregion zugeführt würde. In der Auslasszone wird unter Druck stehendes Öl der Unterdrehschieberregion zur Verfügung gestellt, um die Kräfte, die auf den Drehschieber wirken, auszugleichen. Obwohl diese Lösung bei niedriger Pumpgeschwindigkeit ziemlich effektiv ist, wurde herausgefunden, dass die durch das unter Druck stehende Öl angelegte Kraft den Drehschieber durch den schützenden Ölfilm bei höheren Pumpgeschwindigkeiten treiben kann. Ein akzeptabler Kompromiss zwischen zufrieden stellendem Betrieb bei niedrigen Pumpgeschwindigkeiten (was es benötigt, ausreichend Kraft auf die Drehschieber anzulegen, um sie in die ausgefahrene Position zu treiben) und zufrieden stellendem Betrieb bei höheren Pumpgeschwindigkeiten war in der Praxis schwer zu erreichen.
  • Der Anmelder gesteht nicht ein, dass der oben diskutierte Stand der Technik Teil des allgemeinen Fachwissens in Australien oder sonst wo bildet.
  • In der gesamten Beschreibung werden dem Ausdruck "umfassend" und seinen grammatikalischen Äquivalenten eine inklusive Bedeutung gegeben, wenn nicht der Kontext der Verwendung etwas anderes anzeigt.
  • Darstellung der Erfindung
  • In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid zur Verfügung, umfassend einen Körper mit einer Kammer und einem innerhalb der Kammer drehbaren Rotor, wobei die Kammer und der Rotor geformt sind, um eine oder mehrere Anstiegs-, Abnahme- und Veweilregionen zwischen Wänden der Kammer und des Rotors zu definieren, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Führungsnuten aufweist, wobei jede Führungsnut des Rotors einen darin angeordneten Drehschieber enthält, wobei jeder Drehschieber zwischen einer zurückgezogenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegbar ist, wobei die Drehschieber das Hydraulikfluid in der zurückgefahrenen Position nicht bearbeiten und die Drehschieber das Hydraulikfluid in der ausgefahrenen Position bearbeiten, einen oder mehrere Einlässe zum Einführen von Hydraulikfluid unter relativ niedrigem Druck in die eine oder mehreren Anstiegsregionen und eine oder mehrere Auslässe zum Ausleiten von Hydraulikfluid unter relativ hohem Druck aus den einen oder mehreren Abnahmeregionen, einen Unterdrehschieberdurchgang, der sich unterhalb jedes Drehschiebers erstreckt, zumindest einen Durchflussdurchgang zum Zuleiten von unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu den Unterdrehschieberdurchgängen, wobei jeder Drehschieber zumindest zwei Regionen, die unterhalb einer oberen Oberfläche des Drehschiebers angeordnet sind, und Flussdurchgänge zum Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu einem oder mehreren der zumindest zwei Regionen aufweist.
  • In einer Ausführungsform umfassen die zumindest zwei Regionen zwei Regionen. Zur Erleichterung wird die Erfindung hiernach mit Bezug auf die Drehschieber beschrieben werden, die zwei Regionen unterhalb einer anderen Oberfläche des Drehschiebers aufweisen.
  • In einer Ausführungsform ist die Pumpe derart angeordnet, dass unter Druck stehendes Öl zu einer oder beiden der Regionen zugeführt werden kann. Entsprechend wird unter Druck stehendes Öl zu der Region oder den Regionen zugeführt, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion der Pumpe ist.
  • In einer geeigneten Ausführungsform wird unter Druck stehendes Öl beiden Regionen eines Drehschiebers zugeführt, wenn die Pumpe bei relativ niedrigen Pumpgeschwindigkeiten betrieben wird, aber nur einer Region eines Drehschiebers zugeführt, wenn die Pumpe bei relativ hohen Pumpgeschwindigkeiten betrieben wird.
  • Das unter Druck stehende Öl, das der Region oder den Regionen zugeführt wird, kann unter Auslassdruck stehen oder es kann unter einen Druck zwischen dem Einlassdruck der Pumpe und dem Auslassdruck der Pumpe zugeführt werden.
  • Flusssteuerungsmittel können enthalten sein, um Öl zu beiden Regionen eines Drehschiebers zuzuführen, wenn die Pumpe bei einer niedrigen Pumpgeschwindigkeit betrieben wird, und um Öl nur einer Region eines Drehschiebers zuzuführen, wenn die Pumpe bei hohen Pumpgeschwindigkeiten betrieben wird. Die Flusssteuerungsmittel können ein Steuerungsventil umfassen, das auf einen Pumpenauslassfluss reagierend ist, wobei das Flussventil betrieben wird, um den Fluss von Öl zu einer der Regionen eines Drehschiebers bei hohen Pumpgeschwindigkeiten zu unterbrechen oder um den Fluss von Öl nur zu einer der Regionen bei hohen Pumpgeschwindigkeiten zu erlauben.
  • Es wird bemerkt werden, dass "niedrige Pumpgeschwindigkeiten" und "hohe Pumpgeschwindigkeiten" in dieser Beschreibung in einem relativen Zusammenhang verwendet werden und dass die eigentliche Geschwindigkeit, die eine "niedrige Pumpgeschwindigkeit" oder eine "hohe Pumpgeschwindigkeit" darstellt, von Pumpe zu Pumpe variieren wird. Es wird verstanden werden, dass eine "hohe Pumpgeschwindigkeit" eine ist, bei der ein Drehschieber durch den schützenden Ölfilm in der Saugzone oder Anstiegsregion der Pumpe fahren kann, wenn unter Druck stehendes Öl zu beiden Regionen eines Drehschiebers zugeführt wird, und eine "niedrige Pumpgeschwindigkeit" eine Pumpgeschwindigkeit unterhalb dieses Niveaus ist.
  • Als eine Alternative kann das Steuerungsflussventil direkt auf Pumpgeschwindigkeiten reagierend sein. In diesem Beispiel kann die Pumpe mit einem Geschwindigkeitssensor versehen sein und der Geschwindigkeitssensor kann ein elektronisches Signal oder Datensignal zu dem Steuerungsventil senden. Das Steuerungsventil kann durch einen Steuerungsalgorithmus gesteuert werden, der das Ventil vom Erlauben eines Flusses zu beiden Regionen eines Drehschiebers zum Erlauben eines Flusses nur zu einer Region eines Drehschiebers umschaltet, wenn der Geschwindigkeitssensor erkennt, dass die Pumpengeschwindigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert passiert hat.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Pumpe derart angeordnet, dass ein unter Druck stehendes Öl unter Pumpenauslassdruck dem Unterdrehschieberdurchgang zugeführt wird (und daher der ganze Unterdrehschieberbereich des Drehschiebers unter Druck stehendem Öl unter Auslassdruck ausgesetzt ist), wenn die Drehschieber in einer Abnahmeregion (auch als Auslassregion bekannt) sind, und unter Druck stehendes Öl wird einer oder beiden Regionen eines Drehschiebers zugeführt, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion ist. In dieser Ausführungsform ist die Zuführung von unter Druck stehendem Öl in die Anstiegsregion (oder Saugregion) nur zu der einen oder beiden Regionen, was bedeutet, dass unter Druck stehendes Öl auf eine Gesamtfläche aufgetragen wird, die kleiner ist, als die Fläche der Unterseite des Drehschiebers. Weil die durch das unter Druck stehende Öl zugeführte Kraft eine Funktion des Drucks des Öls an der Fläche ist, auf die es aufgetragen wird, wird eine kleinere Kraft durch das unter Druck stehende Öl ausgeübt, als wenn das unter Druck stehende Öl in der Anstiegsregion auf die Unterdrehschieberdurchgänge aufgetragen würde. Daher wird die Kraft, welche die Drehschieber nach außen treibt, wenn die Drehschieber in die Aufstiegsregion eintreten, verringert.
  • Wünschenswerterweise ist die Kraft groß genug, um eine zufrieden stellende Ausdehnung der Drehschieber in der Aufstiegsregion sicherzustellen, aber nicht so groß, dass die Drehschieber durch den schützenden Ölfilm auf der Innenseite der Kammer der Pumpe getrieben werden. Bei niedrigen Pumpgeschwindigkeiten wird Öl beiden Regionen eines Drehschiebers zur Verfügung gestellt. Bei höheren Pumpgeschwindigkeiten, die zu erhöhten Kräften führen, die auf die Drehschieber auf die Kammerwand aufgrund erhöhter Zentrifugalkräfte angelegt werden, wird die Pumpe wünschenswerterweise derart betrieben, dass unter Druck stehendes Öl nur einer der Regionen zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Kraft, die auf die Drehschieber durch unter Druck stehendes Öl angelegt wird, bei höheren Pumpgeschwindigkeiten reduziert, verglichen damit, wenn unter Druck stehendes Öl beiden Regionen zugeführt würde.
  • In einer besonders geeigneten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jede der Regionen eines Drehschiebers ebenfalls mit einem Intra-Drehschieber befestigt. Daher ist die Pumpe dieser Ausführungsform eine Intra-Drehschieberpumpe, aber sie unterscheidet sich von bekannten Intra-Drehschieberpumpen dadurch, dass jeder Drehschieber zwei oder mehr Intra-Drehschieber aufweist, wobei bekannte Intra-Drehschieberpumpen nur einen einzelnen Intra-Drehschieber für jeden Drehschieber aufweisen.
  • Die Pumpe wird geeigneterweise mit passenden Aufnahmeöffnungen oder -nuten versehen sein, um es unter Druck stehendem Öl zu ermöglichen, den geeigneten Orten während der Drehung der Pumpe zugeführt zu werden. Solche Aufnahmen sind dem Fachmann wohlbekannt. Die Aufnahmenuten oder -öffnungen sind typischerweise in der Stützplatte oder Druckplatte der Pumpe vorhanden. Die Aufnahmenuten oder -öffnungen werden typischerweise mit passenden Durchgangsöffnungen in dem Rotor einrasten, wenn sich der Rotor während des Betriebs der Pumpe dreht. Diese Anordnungen sind wiederum dem Fachmann wohlbekannt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jeder Drehschieber zwei Drehschieber umfassen, die in gegenüberliegender Beziehung in jeder Nut des Rotors positioniert sind. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil die Kraft, die zwischen dem Drehschieber und dem Rotor angelegt wird, zwischen zwei Kontaktlinien aufgeteilt wird (mit einer Kontaktlinie, die durch die Spitze von jedem der kleineren Drehschieber in der Nut gebildet wird). Im Gegensatz dazu hält eine einzelne Kontaktlinie die Kraft zwischen der Drehschieberspitze und der inneren Wand der Pumpenkammer, wenn der Drehschieber einen einzelnen Drehschieber darstellt.
  • In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Drehschieberpumpe eines Intra-Drehschiebertyps zum Pumpen von Hydraulikfluid zur Verfügung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Drehschieber der Pumpe zwei Intra-Drehschieber aufweist, und dass unter Druck stehendes Öl einer oder beiden Intra-Drehschieberregionen zur Verfügung gestellt wird, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion der Pumpe ist.
  • In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Drehschieberpumpe vom Intra-Drehschiebertyp zum Pumpen von Hydraulikfluid zur Verfügung, wobei jeder Drehschieber zwei Intra-Drehschieber aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass unter Druck stehendes Öl einer oder beiden Intra-Drehschieberregionen zugeführt wird, wenn der Drehschieber in einer Aufstiegsregion der Pumpe ist.
  • Das Verfahren kann ferner das Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu beiden Intra-Drehschieberregionen bei niedrigen Pumpgeschwindigkeiten und Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu einer Intra-Drehschieberregion bei hohen Pumpgeschwindigkeiten beinhalten.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen jeder Drehschieber zwei kleinere Drehschieber in gegenüberliegender Beziehung umfasst, wird festgestellt werden, dass die kleineren Drehschieber zusammenwirken, um einen einzelnen Drehschieber zu bilden.
  • Kurze Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von verschiedenen Merkmalen der Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid, getrennt und entlang einer Linie zum Zusammensetzen;
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht der Einlass- und Auslasskammern zwischen dem Pumpenrotor und dem Nockenring;
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die einen Weg zeigt, auf dem Pumpendruck auf den Boden der Drehschieber über gebohrte Durchgangsöffnungen in die Unterdrehschieberdurchgänge geleitet wird;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Intra-Drehschieber-Drehschiebers unter Verwendung von bestehenden Intra-Drehschieberpumpen;
  • 5 zeigt einen Weg, auf dem unter Druck stehendes Öl zu dem Unterdrehschieberdurchgang der Intra-Drehschieberpumpe zugeführt werden kann;
  • 6 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die Durchgänge innerhalb des Rotors zum Zuführen von Öl jeweils zu dem Unterdrehschieberdurchgang und zu den Intra-Drehschieberregionen zeigt;
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Doppel-Intra-Drehschieber-Drehschiebers zur Verwendung in einer Pumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die verschiedene Durchgänge zum Zuführen von Öl zu dem Unterdrehschieberdurchgang und den Intra-Drehschieberregionen für einen Intra-Drehschieberpumpe, die einen Doppel-Intra-Drehschieber-Drehschieber, wie in 7 gezeigt ist, verwendet;
  • 9 zeigt eine ähnliche Ansicht zu der in 8 gezeigten, aber mit Details eines Hydraulikkreislaufs, der zum Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu beiden Intra-Drehschieberregionen eines Drehschiebers bei einer niedrigen Pumpgeschwindigkeit und zu nur einer Intra-Drehschieberregion eines Drehschiebers bei einer hohen Pumpgeschwindigkeit verwendet werden kann;
  • 10 zeigt einen Drehschieber, der ähnlich dem ist, der in 7 gezeigt wird, aber wobei der Hauptdrehschieber durch zwei kleinere Drehschieber, die in gegenüberliegender Beziehung positioniert sind, gebildet wird;
  • 11 ist eine schematische Ansicht eines anderen Hydraulikkreislaufs, der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 12 ist eine schematische Ansicht eines Hydraulikkreislaufs, der in 11 gezeigt ist, wobei die Steuerungsspule in einer geschlossenen Position ist;
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Rotors, der in einem Hydraulikmotor gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 14 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Teils des Rotors, der in 13 gezeigt ist;
  • 15 ist eine Seitenansicht eines Drehschiebers, der in dem Hydraulikmotor, der in 13 gezeigt ist, verwendet wird; und
  • 16 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines anderen Teils des Rotors, der in dem Punkt, der in 13 gezeigt ist, verwendet wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Es wird verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen zum Zwecke der Illustration bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Daher wird verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht als einzig durch die Merkmale, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, begrenzt betrachtet werden sollte.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Drehschieberpumpe, die zum Pumpen von Hydraulikfluiden verwendet wird. Die Drehschieberpumpe ist getrennt und zum Zusammensetzen aufgereiht. Die Pumpe enthält ein Pumpengehäuse 10 und eine Pumpenabdeckung 12. Eine Antriebswelle 14 erstreckt sich durch die rückseitige Fläche des Pumpengehäuses 10. Die Pumpe enthält ferner einen Pumpenkörper 16, der einen Rotor 18 umgibt. Der Pumpenkörper 16 definiert eine Kammer mit einem Nockenring. Die Form der Kammer und des allgemein zylindrischen Rotors 18 definieren eine oder mehrere Anstiegs- und Abnahmeregionen, die zwischen der äußeren Wand des Rotors und dem Nockenring der Kammer ausgebildet ist. Stützplatten 20 und Druckplatten 22 werden ebenfalls bereitgestellt, um den Pumpenkörper 16 und Rotor 18 an ihrem Ort zu halten und um sicherzustellen, dass Hydraulikfluid oder Öl zu dem Einlass oder Auslässen (genauer den Saugeinlässen und Ausleitungsauslässen) der Pumpe geführt werden kann. Die Stützplatten und Druckplatten können auch mit verschiedenen Nuten und Öffnungen versehen sein, die mit den Öffnungen von anderen Durchgängen, die in dem Rotor ausgebildet sind, einrasten, um es dadurch Hydraulikfluid oder Öl zu ermöglichen, zu verschiedenen Teilen des Rotors, wie zum Beispiel den Unterdrehschieberdurchgängen zugeführt zu werden. Die Nuten und Öffnungen in den Stützplatten und Druckplatten bewegen sich in und aus einem Einrasten mit den Öffnungen in den Durchgängen in dem Rotor, wenn sich der Rotor dreht. Eine Drehung des Rotors wird durch eine Drehung der Antriebswelle bewirkt. In dieser Hinsicht ist die Antriebswelle typischerweise auf dem Rotor verkeilt.
  • Die obige Konstruktion ist im Allgemeinen konventionell.
  • 2 zeigt ein schematische Diagramm der Einlass- und Auslassregionen einer Hydraulikdrehschieberpumpe. In 2 sind die Kammer 24 des Pumpkörper 16 und der Rotor 18 (beide aus 1) klar gezeigt. Die Exentrizität der Kammer 24 ist ebenfalls gezeigt. Die Kammer 24 und Rotor 18 definieren zwischen ihnen verschiedene Anstiegsregionen, Abnahmeregionen, Hauptverweilregionen und Nebenverweilregionen. Diese Regionen sind klar in dem Einleitungsteil dieser Beschreibung erklärt. Einlassöl und Einlassdruck wird durch einen Einlass 26 zu den Saugeinlässen 28, 30 der Pumpe zugeführt. Die Saugeinlässe sind typischerweise in einer Anstiegsregion angeordnet. Der Saugeinlass kann sich in die benachbarten Verweilregionen erstrecken.
  • Die Ausleitungsauslässe 32, 34 nehmen ein Hydraulikfluid eines höheren Drucks auf und führen das Fluid unter höherem Druck von der Pumpe ab. Die Ausleitungsauslässe sind typischerweise in den Abnahmeregionen der Pumpe angeordnet. Die Ausleitungsauslässe können sich in die benachbarten Verweilregionen erstrecken. Das Verfahren, das mit Bezug auf 2 beschrieben wird, ist wieder im Allgemeinen konventionell.
  • 3 zeigt einen Querschnitt eines Rotors und Pumpenkörpers, der einen Weg illustriert, in dem Hydraulikfluid oder Öl einem Unterdrehschieberdurchgang in dem Rotor zur Verfügung gestellt werden kann. In 3 hat der Rotor eine Mehrzahl von Nuten 36, die darin ausgebildet sind. Jede Nut 36 ist mit einem verschiebbaren Drehschieber 38 ausgerüstet. Jede Nut 36 weist einen Unterdrehschieberdurchgang 40 auf. Der Rotor kann auch mit weiteren Durchgängen 42 versehen sein, die unter Druck stehendes Öl zu den Unterdrehschieberdurchgängen leiten.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines Drehschiebers, der in einer bekannten Intra-Drehschieberpumpe verwendet wird. In 4 ist der Drehschieber 44 mit einer Ausschnittsregion 46 versehen. Die maximale Länge der Ausschnittsregion 46 ist typischerweise etwa ¼ der Länge L des Drehschiebers 44. Ein kleiner Intra-Drehschieber 48 passt in die Öffnung oder Ausschnittsregion 46. Der Drehschieber 44 kann relativ zu dem Intra-Drehschieber 48 sich verschieben. Es ist auch möglich, dass sich der Intra-Drehschieber 48 mit dem Drehschieber 44 bewegt, wenn sich der Drehschieber 44 während der Drehung ausdehnt und zusammenzieht.
  • 5 sieht ein schematisches Beispiel davon vor, wie sich der Drehschieber 44 und der Intra-Drehschieber 48 relativ zueinander bewegen können. Wie in 5 gezeigt ist, kann Hydraulikfluid zu der Ausschnittsregion 46 geleitet werden, um den Drehschieber 44 dazu zu bringen, sich auszudehnen, während der Intra-Drehschieber 48 in einer zurückgezogenen Position verbleibt. Alternativ kann unter Druck stehendes Hydraulikfluid oder Öl zu dem Unterdrehschieberdurchgang geführt werden. In diesem Fall wird unter Druck stehendes Hydraulikfluid sowohl unterhalb des Drehschiebers 44 als auch des Intra-Drehschiebers 48 positioniert, wodurch sowohl der Drehschieber 44 als auch der Intra-Drehschieber 48 dazu gebracht werden, sich auszudehnen.
  • 6 zeigt einen Weg, auf dem unter Druck stehendes Öl entweder zu dem Unterdrehschieberdurchgang oder zu der Intra-Drehschieberregion 46 (wie in 5 gezeigt ist) geführt werden kann. In 6 sind der Pumpenkörper 16 und Rotor 18 wie auch ein Drehschieber 44 und sein Intra-Drehschieber 48 klar gezeigt. Der Unterdrehschieberdurchgang 50 kann ebenfalls in 6 klar gezeigt werden.
  • Der in 6 gezeigte Rotor 18 ist auch mit einem Druckzuführungsdurchgang 52 des Drehschiebers und einem Druckzuführungsdurchgang 54 eines Intra-Drehschiebers versehen. Diese Durchgänge bewegen sich wahlweise um in Drucknuten oder Aufnahmepunktöffnungen einzurasten, die in den Stützplatten oder Druckplatten gebildet sind und unter Druck stehendes Hydraulikfluid aufnehmen, wenn sie mit diesen Aufnahmenuten oder Öffnungen eingerastet sind. Während sich die Drehung fortsetzt, bewegen sich die Druckzuführdurchgänge 52, 54 aus dem Einrasten mit den Aufnahmenuten oder Öffnungen, um dadurch die Zuleitung von unter Druck stehendem Öl davon zu entfernen. Dies wird wieder durch einen Fachmann gut verstanden werden.
  • Eine herkömmliche Intra-Drehschieberpumpe (wie mit Bezug auf 46 gezeigt ist) wird typischerweise durch Zuführen von unter Druck stehendem Hydraulikfluid, normalerweise unter einem Auslassdruck, zu der Intra-Drehschieberregion 46 betrieben, wenn ein Drehschieber in die Anstiegsregion eintritt. Das unter Druck stehende Öl hilft beim Bewegen des Drehschiebers 44 zu der ausgestreckten Position. Wegen der verringerten Länge der Intra-Drehschieberregion 46 relativ zu der Länge L des Drehschiebers 44 ist darüber hinaus die Kraft, die durch das unter Druck stehende Öl angelegt wird, um den Drehschieber 44 zu der ausgefahrenen Position zu drücken, niedriger, als wenn unter Druck stehendes Öl zu dem Unterdrehschieberdurchgang 50 zur Verfügung gestellt worden wäre. In dieser Hinsicht wird verstanden werden, dass die angelegte Kraft den Druck des Öls multipliziert mit der Fläche, auf der die Kraft angelegt wird, gleich ist. Wenn das Öl auf die Intra-Drehschieberregion 46 aufgetragen wird, ist die Fläche ungefähr ¼ der Fläche des Unterdrehschieberdurchgangs. Daher ist die Kraft, die durch Anlegen von unter Druck stehendem Öl auf den Intra-Drehschieber 46 angelegt wird, ¼ der Kraft, die angelegt wird, wenn das Öl dem Unterdrehschieberbereich über den Unterdrehschieberdurchgang 50 zugeführt würde.
  • Obwohl konventionelle Intra-Drehschieberpumpen zuverlässig bei niedrigen Geschwindigkeiten arbeiten, ist es möglich, dass der Drehschieber 44 durch den schützenden Ölfilm auf dem Nockenring des Pumpenkörpers 16 getrieben wird, wenn die Geschwindigkeit der Pumpe ansteigt, was das Potenzial hat, Schaden an dem Drehschieber und dem Nockenring zu bewirken. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf dieses Problem gerichtet.
  • 7 zeigt einen Drehschieber, der geeignet für die Verwendung in einer Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Der Drehschieber 60, der in 7 gezeigt ist, enthält eine erste Ausschnittsregion 62 und eine zweite Ausschnittsregion 64. Die Ausschnittsregion 62 ist mit einem Intra-Drehschieber 66 versehen, während die Ausschnittsregion 64 mit einem Intra-Drehschieber 68 versehen ist. Verglichen mit der Ausschnittsregion 46 des herkömmlichen Intra-Drehschieber-Drehschiebers, der in 4 gezeigt ist, haben die Ausschnittsregionen 62 und 64 einzeln eine kleinere Länge als die Ausschnittsregion 46. Gemeinsam können die Ausschnittsregionen 62 und 64 eine zusammengefasste Gesamtlänge, die im Allgemeinen ähnlich zu der Gesamtlänge der Ausschnittsregion 46, die in 4 gezeigt ist, aufweisen.
  • 8 zeigt den Drehschieber 60, der in 7 gezeigt ist, in eine Intra-Drehschieberpumpe gefügt. In 8 ist der Rotor 70 mit einer Mehrzahl von Nuten 72 versehen. Jede Nut 72 ist mit einem Doppel-Intra-Drehschieber-Drehschieber 60 ausgerüstet, wie in 7 gezeigt ist. Jede Nut 72 weist einen Unterdrehschieberdurchgang 74 auf. Der Unterdrehschieberdurchgang 74 ist mit unter Druck stehendem Öl über einen Drehschieberdruckzuführdurchgang 76 versorgt. Auf diese Weise kann unter Druck stehendes Öl den Unterdrehschieberdurchgängen zur Verfügung gestellt werden. In der Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, sind die Unterdrehschieberdurchgänge 74 mit Öl versorgt, das zu einem großen Teil unter dem Druck des Öls in einem jeweiligen Teil der Pumpe, durch den der Drehschieber passiert, steht. Wenn ein Drehschieber zum Beispiel in der Ableitungszone der Pumpe ist, steht das den Unterdrehschieberdurchgängen 74 zugeführte Öl unter Ableitungsdruck. Ähnlich steht das den Unterdrehschieberdurchgängen zugeführte Öl in der Einlass- oder Saugzone unter Einlass- oder Saugdruck. Auf diese Weise sind die Kräfte auf die Drehschieber 60 in der Ableitungszone ausgeglichen.
  • Um dem Ausfahren der Drehschieber aus der eingezogenen Position zu helfen, wenn sich ein Drehschieber in eine Anstiegsregion der Pumpe bewegt, ist es wünschenswert, dass unter Druck stehendes Öl einer oder beiden der Intra-Drehschieberausschnittsregionen 62, 64 zur Verfügung gestellt wird. Dazu ist der Rotor ebenfalls mit einem ersten Intra-Drehschieberzuführdurchgang 78 und einem zweiten Intra-Drehschieberzuführdurchgang 80 versehen. Der erste Intra-Drehschieberzuführdurchgang 78 und der zweite Intra-Drehschieberzuführdurchgang 80 bewegen sich in und aus dem Einrasten mit geeigneten Nuten in den Stützplatten und/oder Druckplatten. Dies führt dazu, dass unter Druck stehendes Fluid, das geeigneter Weise unter Ableitungsdruck steht, in die Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgänge 78 oder 80 oder beide geführt wird.
  • Wünschenwerterweise ist die Intra-Drehschieberpumpe, die in 8 gezeigt ist, derart angeordnet, dass unter Druck stehendes Öl beiden Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgängen 78 und 80 zugeführt wird, wenn die Pumpe bei niedriger Geschwindigkeit betrieben wird, und unter Druck stehendes Öl wird nur einer der Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgänge zugeführt, wenn die Pumpe bei einer höheren Geschwindigkeit betrieben wird. Ein mögliches Verfahren zum Sicherstellen, dass dies eintritt, ist in 9 gezeigt. Die in 9 gezeigte Vorrichtung ist im Wesentlichen identisch mit der in 8 Gezeigten und zur Einfachheit werden entsprechende Bezugszeichen verwendet, um sich auf entsprechende Teile zu beziehen.
  • Die Pumpe aus 9 enthält ferner einen Hydraulikkreislauf oder eine Sicherung, die ein Ventil 82 enthält. Das Ventil 82 enthält eine Feder 84. Die Feder 84 weist einen bestimmte Kraftauslegung oder Federauslegung auf und wird verwendet, um den Flusspfad 86 offen zu halten, der in Fluidverbindung mit dem Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgang 78 während der passenden Umdrehungszustände des Rotors kommt.
  • Der Hydraulikkreislauf enthält ebenfalls einen Flusspfad 88, der unter Druck stehendes Öl dem Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgang 80 zur Verfügung stellt.
  • Der Flusspfad 88 enthält eine Öffnung 90. Wenn der Druckabfall von P1 auf P2 (in 9 gezeigt) den Wert der Federeinstellung oder Federrate erreicht, schließt das Ventil 82, um den Flusspfad 86 zu dem Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgang 78 zu schließen. Daher wird unter Druck stehendes Öl nicht länger der ersten Ausschnittsregion, die den Intra-Drehschieber 66 enthält, zugeführt. Folglich wird keine Kraft durch die Intra-Drehschieberregion angelegt, die beim Antreiben des Drehschiebers nach außen unterstützt. Unter Druck stehendes Öl wird jedoch noch dem Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgang 80 und daher der Intra-Drehschieberregion 64 zugeführt.
  • Es wird wahrgenommen werden, dass wenn die Pumpgeschwindigkeit ansteigt, der Ableitungsdruck ebenfalls ansteigen wird. Da der Flusspfad 88 typischerweise mit Öl unter Ableitungsdruck versorgt wird, wird der Druckabfall über die Öffnung 90 ebenfalls ansteigen, wenn die Pumpgeschwindigkeit ansteigt. Wenn dieser Druckabfall auf einen voreingestellten Wert ansteigt (der durch die Federrate oder Feder 84 und die Fläche, auf die der Druckabfall im Ventil 82 wirkt, festgesetzt wird), wird das Ventil 82 schließen. Daher kann das Ventil 82 voreingestellt werden, um bei einer vorbestimmten Pumpgeschwindigkeit zu schließen, um dadurch den Fluss von unter Druck stehendem Öl zu der Intra-Drehschieberregion 62 bei der vorbestimmten Pumpgeschwindigkeit abzustellen. Dies verringert die Kraft auf die Drehschieberspitzen in dem Saugquadranten der Pumpe bei höheren Pumpgeschwindigkeiten.
  • Die Intra-Drehschieberregionen 62, 64 können von derselben Größe sein. Alternativ kann die Intra-Drehschieberregion 62 eine von der Größe der Intra-Drehschieberregion 64 abweichende Größe haben. Mit zwei verschiedenen Größen kann ein volles Dreischrittsystem mit geeignetem Ventileinsatz verwendet werden. Wenn zum Beispiel zwei verschieden große Intra-Drehschieber mit einem Breitenverhältnis von 40 zu 60 verwendet werden, können die folgenden Betriebszonen erreicht werden:
    • – bei niedrigen Geschwindigkeiten kann unter Druck stehendes Öl beiden Intra-Drehschieberregionen zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall werden 100% der Intra-Drehschieberfläche mit unter Druck stehendem Öl versorgt;
    • – bei mittleren Geschwindigkeiten kann unter Druck stehendes Öl nur der größeren Intra-Drehschieberregion zugeführt werden. In diesem Beispiel werden 60% der gesamten Intra-Drehschieberregion (das ist die Fläche des größeren Intra-Drehschiebers) unter Druck stehendem Öl ausgesetzt; und
    • – bei hohen Geschwindigkeiten wird nur die kleinere Intra-Drehschieberregion mit unter Druck stehendem Öl versorgt. In diesem Fall werden 40% der gesamten Fläche der Intra-Drehschieberregionen (das ist die Fläche des kleineren Intra-Drehschiebers) unter Druck stehendes Öl zur Verfügung gestellt.
  • Eine weitere Verfeinerung für extreme Drücke bei Geschwindigkeit ist ebenfalls möglich durch Verwendung eines Standarddruckregulators, um den Druck des Öls, das den Intra-Drehschieberdruckdurchgängen zugeführt wird, zu regeln. Der Druckregulator kann wie in meiner kürzlich eingereichten internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/AU2006/000623 beschrieben sein, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingefügt wird.
  • Als eine weitere Modifikation der vorliegenden Erfindung kann jeder Drehschieber durch Verwendung von zwei Drehschiebern, die in gegenüberliegendem Kontakt angeordnet sind, ausgebildet werden. Zum Beispiel können zwei dünnere Drehschieber statt eines Drehschiebers verwendet werden. Ein Beispiel ist in 10 gezeigt. In 10 enthält der Drehschieber 100 einen ersten Drehschieber 102 und einen zweiten Drehschieber 104. Der Drehschieber 102 und Drehschieber 104 sind in gegenüberliegender Beziehung zueinander positioniert. Jeder der Drehschieber 102, 104 ist mit Ausschnitten 106, 108 und Intra-Drehschiebern 110, 112 versehen. In dieser Hinsicht sind die Ausschnitte und Intra-Drehschieber größtenteils wie in Bezug auf 7 beschrieben.
  • Die Drehschieber 102 und 104 sind geeignet, sich relativ zueinander zu verschieben.
  • Während des Betriebs kommt die Spitze 114 des Drehschiebers 102 in Kontakt mit dem Nockenring des Pumpenkörpers (in normalem Betrieb wird ein Ölfilm zwischen der Spitze und den Nockenringen angeordnet) und die Spitze 116 des Drehschiebers 104 kommt ebenfalls in Kontakt mit dem Nockenring. Daher sind Kräfte, die auf den Drehschieber wirken, entlang zweier Kontaktlinien (die Linien des Kontakts, der durch die Spitzen 114 und 116 gebildet wird) verteilt. Daher ist die Kraft, die auf jede Spitze wirkt, im Allgemeinen die Hälfte der Kraft, die entlang einer Spitze eines "Einzeldrehschieber"-Drehschiebers wirken würde. Folglich ist die Abnutzung des Drehschiebers verringert.
  • Als eine weitere Modifikation der Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung können die Drehschieber wahlweise in der zurückgezogenen Position zurückgehalten werden, wie in meiner parallel anhängigen internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/AU2004/00951 beschrieben ist.
  • Eine modifizierte Version der Ausführungsform des Hydraulikkreislaufs, der in 9 gezeigt ist, ist mit Bezug auf 11 und 12 gezeigt. Die Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, ermöglicht eine verbesserte Drehschieberstabilität als Funktion der Pumpgeschwindigkeit. Die Ausführungsform, die in 11 und 12 gezeigt ist, stellt sicher, dass nicht nur die Pumpe eine ausreichende Geschwindigkeit hat, um Drehschieberstabilität zur Verfügung zu stellen, sondern auch der Auslassdruck der Pumpe hoch genug ist, um Drehschieberstabilität zur Verfügung zu stellen, so, wie in sehr kalten Startbedingungen, in denen das Öl sehr dick und viskos ist.
  • Die in 11 und 12 gezeigte Ausführungsform hat eine Anzahl von Merkmalen mit dem Hydraulikkreislauf, der in der Ausführungsform von 9 gezeigt ist, gemeinsam und zur Vereinfachung werden entsprechende Bezugszeichen verwendet, um sich auf entsprechende Teile zu beziehen. Wie in 11 gezeigt ist, kann Öl von der Kammer C1 zur Kammer C2 passieren, bis der Druckabfall von P1 zu P2 einen ausreichenden Druckabfall erreicht, welcher der Federkraft der Feder 84 gleicht. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich die Spule nach links und schließt, wodurch der Ölfluss von Kammer C1 zu C2 abgeschlossen wird, wodurch der Ölfluss durch den Durchgang 86 unterbrochen wird. Dies schließt den Ölfluss zum Intra-Drehschieber 68 ab. Dies beschreibt im Wesentlichen den Betrieb des Hydraulikkreislaufs, der in 9 gezeigt ist.
  • In der Ausführungsform, die in 11 und 12 gezeigt ist, sind eine zweite Spule 120 und Feder 122 hinzugefügt, um die Spule 82 daran zu hindern, sich nach links zu bewegen, um den Fluss von Kammer C1 zu C2 schließen zu können, bis der Systemdruck hoch genug ist, damit die zweite Spule 120 die Feder 122 überwinden kann, wodurch sowohl Geschwindigkeit als auch Auslassdruckstabilität sichergestellt sind. In dieser Hinsicht wird die zweite Spule 120 dem Druck P2 durch die Ölleitung 121 unterworfen. Wenn der Druck P2 ausreichend groß ist, um die Feder bei 122 zu überwinden, bewegt sich die Spule 120 nach links. Wenn die Spule 120 in der in 11 gezeigten Position ist, kann die erste Spule 82 nicht schließen, selbst wenn der Druckabfall über die Öffnung ein Niveau erreicht, das ausreichen würde, um die Feder 84 zu überwinden. Daher bleibt die erste Spule 82 in Fällen, wo der durch den Motor erzeugte Druck niedrig ist (zum Beispiel, wenn das Öl kalt ist) offen, wodurch eine Versorgung von Öl zu beiden Intra-Drehschiebern gehalten wird und Pumpstabilität sichergestellt wird.
  • Wenn der Druck P2 ausreichend ist, um die Feder 122 zu überwinden, bewegt sich die Spule 120 nach links zu der in 12 gezeigten Position. In diesen Umständen kann sich die erste Spule 82 nach links bewegen, wenn der Druckabfall über die Öffnung ausreichend groß ist, um dadurch die Zuführung von Öl zu einer der Intra-Drehschieberregionen zu schließen.
  • In 11 und 12 geht die Linie 125 zum Ableiten oder zum Einlass der Pumpe.
  • 13, 14 und 15 zeigen verschiedene Ansichten eines Rotors und eines Drehschiebers einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, aber modifiziert, damit der Drehschieber wahlweise in der zurückgezogenen Position gemäß der Offenbarung meiner internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/AU2004/000951 zurückgehalten werden kann. In 13 bis 15 umfasst der Rotor zwei Hälften, von denen eine bei 210 gezeigt ist, die zusammengedübelt und zusammengeschraubt sind. Der Rotor enthält eine Mehrzahl von Nuten, von denen jede mit einem Doppel-Intra-Drehschieber-Drehschieber 212 gefügt ist. 15 zeigt eine Seitenansicht eines der Drehschieber 212. Wie zu sehen ist, ist er mit zwei Intra-Drehschiebern 214, 216 versehen. In dieser Hinsicht ist der Drehschieber 212 allgemein ähnlich zu dem Drehschieber 60, der in 7 gezeigt ist. Der Drehschieber 212 enthält jedoch auch eine Kugellagernut 218, die ein Kugellager aufnehmen kann, um den Drehschieber in einer eingefahrenen Position zu halten.
  • Nun zu 13 zurückkehrend enthält die Rotorhälfte 210 Unterdrehschieberölzuführungsdurchleitungen 220. Obwohl in 13 nicht deutlich gezeigt, enthält die Rotorhälfte 210 auch Ölzuführungsdurchleitungen zum Zuführen von Öl nach unterhalb der Intra-Drehschieber.
  • Der Rotor 210 ist ebenfalls mit einer Mehrzahl von Spulen 224 versehen. Wie in 13 gezeigt ist, sind Spulen 224 in Durchgängen, die in dem Rotor ausgebildet sind, montiert. Die Spule 224 enthält sich verjüngende Ausnehmungsregionen 226. Kugellager 228 (siehe 13) sind in sich verjüngenden Ausnehmungsregionen 226 positioniert. Jede Spule 224 ist mit einem Öldurchgang 230 verbunden, der mit unter Druck stehendem Öl einrastet, während sich der Rotor dreht. Wenn das Öl einen ausreichend hohen Druck hat, wirkt es auf das Ende 232 der Spule 224, um die Spule 224 nach rechts zu bewegen (alle Richtungen sind mit Bezug auf die Richtungen, die in 14 gezeigt sind, angegeben). Dies bringt die Kugellager dazu, sich die schräge Flanke der sich verjüngenden Ausnehmungsregionen 226 hinaufzubewegen, die wiederum die Kugellager dazu zwingen, in die Kugellagernut 218 in dem Drehschieber 212 einzutreten. Auf diese Weise kann der Drehschieber 212 wahlweise in der zurückgezogenen Position gehalten werden.
  • Ein Abschnitt der zweiten Rotorhälfte, die mit der ersten Rotorhälfte 210 verbunden ist, ist in 16 gezeigt. In 16 weist die zweite Rotorhälfte 214 einen Durchgang 242 auf, der das rechtsseitige Ende der Spule 224 aufnehmen kann. Dies ermöglicht ein Hin- und Herbewegen der Spule.
  • Die Pilotspule kann in die neutrale Position, die in 14 gezeigt ist, durch Verwendung eines Ölpilotsignals, einer passenden Feder oder durch Zentrifugalkraft zurückkehren.
  • Sowohl die erste Rotorhälfte 210 als auch die zweite Rotorhälfte 240 enthalten eine Region 254, die gemäß konventioneller Praxis eine verkeilte Antriebswelle aufnehmen.
  • Der Fachmann wird bemerken, dass die vorliegende Erfindung Variationen und Modifikationen außer den besonders beschriebenen unterworfen werden kann. Es wird verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung alle solchen Variationen und Modifikationen umschließt, die in ihren Geist und Schutzbereich fallen.
  • Zusammenfassung
  • Drehschieberpumpe vom Intra-Drehschiebertyp zum Pumpen von Hydraulikfluid, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Drehschieber (60) der Pumpe zwei Intra-Drehschieber (66, 68) aufweist und dass unter Druck stehendes Öl einer oder beiden Intra-Drehschieberregionen (62, 64) zur Verfügung gestellt wird, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion der Pumpe ist. Die Pumpe wird derart betrieben, dass unter Druck stehendes Öl beiden Unterdrehschieberregionen zur Verfügung gestellt wird, wenn die Pumpe mit einer niedrigen Geschwindigkeit läuft, und unter Druck stehendes Öl nur einer der Unterdrehschieberregionen zur Verfügung gestellt wird, wenn die Pumpe bei einer hohen Geschwindigkeit läuft.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 3421413 [0005, 0008]
    • - US 3586466 [0006, 0008]
    • - AU 2004/000951 [0009, 0009, 0081]
    • - AU 2006/000623 [0071]
    • - AU 2004/00951 [0075]

Claims (15)

  1. Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid, umfassend einen Körper mit einer Kammer und einen innerhalb der Kammer drehbaren Rotor, wobei die Kammer und der Rotor geformt sind, um eine oder mehrere Anstiegs-, Abnahme- und Verweilregionen zwischen Wänden der Kammer und des Rotors zu definieren, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Nuten aufweist, wobei jede Nut des Rotors einen darin angeordneten Drehschieber aufweist, wobei jeder Drehschieber zwischen einer zurückgezogenen Position und einer ausgefahrenen Position beweglich ist, wobei die Drehschieber in der zurückgezogenen Position nicht auf das Hydraulikfluid wirken und die Drehschieber in der ausgefahrenen Position auf das Hydraulikfluid wirken, einen oder mehrere Einlässe zum Einführen von Hydraulikfluid unter relativ niedrigem Druck in die eine oder mehreren Anstiegsregionen und einen oder mehrere Auslässe zum Ableiten von Hydraulikfluid unter relativ hohem Druck aus der einen oder mehreren Abnahmeregionen, einen Unterdrehschieberdurchgang, der sich unterhalb jedes Drehschiebers erstreckt, zumindest einen Flussdurchgang zum Zuführen von unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu den Unterdrehschieberdurchgängen, wobei jeder Drehschieber zumindest zwei Regionen aufweist, die unterhalb einer oberen Oberfläche des Drehschiebers angeordnet sind, und Flussdurchgänge zum Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu einer oder mehreren der zumindest zwei Regionen.
  2. Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Regionen zwei Regionen umfassen und die Pumpe derart angeordnet ist, dass unter Druck stehendes Öl zu einer oder beiden Regionen geleitet wird.
  3. Drehschieberpumpe nach Anspruch 2, wobei unter Druck stehendes Öl zu der Region oder den Regionen geleitet wird, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion der Pumpe ist.
  4. Drehschieberpumpe nach Anspruch 2, wobei unter Druck stehendes Öl beiden Regionen eines Drehschiebers zugeführt wird, wenn die Pumpe bei relativ niedrigen Pumpgeschwindigkeiten arbeitet, aber nur einer Region eines Drehschiebers zugeführt wird, wenn die Pumpe bei relativ hohen Pumpgeschwindigkeiten arbeitet.
  5. Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, wobei das unter Druck stehende Öl, das zu der Region oder den Regionen zugeführt wird, unter einem Auslassdruck steht oder es unter einem Druck zwischen dem Einlassdruck der Pumpe und dem Auslassdruck der Pumpe zugeführt wird.
  6. Drehschieberpumpe nach Anspruch 2, ferner umfassend Flusssteuerungsmittel, um Öl zu beiden Regionen eines Drehschiebers zu leiten, wenn die Pumpe bei einer niedrigen Pumpgeschwindigkeit arbeitet, und um Öl nur zu einer Region eines Drehschiebers zu leiten, wenn die Pumpe bei hohen Pumpgeschwindigkeiten arbeitet.
  7. Drehschieberpumpe nach Anspruch 6, wobei das Flusssteuerungsmittel ein Steuerungsventil umfasst, das auf den Pumpenauslassfluss reagierend ist, wobei das Flussventil arbeitet, um den Ölfluss zu einer der Regionen eines Drehschiebers bei hohen Pumpgeschwindigkeiten zu unterbrechen, oder um den Ölfluss zu nur einer der Regionen bei hohen Pumpgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
  8. Drehschieberpumpe nach Anspruch 6, wobei das Flusssteuerungsmittel ein Steuerungsventil umfasst, das direkt auf Pumpgeschwindigkeiten reagierend ist.
  9. Drehschieberpumpe nach Anspruch 8, wobei die Pumpe mit einem Geschwindigkeitssensor versehen ist und der Geschwindigkeitssensor ein elektronisches Signal oder Datensignal zu dem Steuerungsventil sendet und das Steuerungsventil durch einen Steuerungsalgorithmus gesteuert ist, der das Ventil vom Erlauben des Durchflusses zu beiden Regionen eines Drehschiebers zum Erlauben des Flusses zu nur einer Region eines Drehschiebers umschaltet, wenn der Geschwindigkeitssensor erkennt, dass die Pumpgeschwindigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert passiert hat.
  10. Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, wobei die Pumpe derart angeordnet ist, dass unter Druck stehendes Öl unter Pumpenauslassdruck dem Unterdrehschieberdurchgang zugeführt wird, wenn die Drehschieber in einer Abnahmeregion sind, und unter Druck stehendes Öl zu einer oder beiden der Regionen eines Drehschiebers zugeführt wird, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion ist.
  11. Drehschieberpumpe nach Anspruch 10, wobei Öl bei niedrigen Pumpgeschwindigkeiten beiden Regionen eines Drehschiebers zur Verfügung gestellt wird und unter Druck stehendes Öl bei höheren Pumpgeschwindigkeiten nur einer der Regionen zugeführt wird.
  12. Drehschieberpumpe vom Intra-Drehschiebertyp zum Pumpen von Hydraulikfluid, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Drehschieber der Pumpe zwei Intra-Drehschieber aufweist und dass unter Druck stehendes Öl einer oder beiden Intra-Drehschieberregionen zur Verfügung gestellt wird, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion der Pumpe ist.
  13. Drehschieberpumpe nach Anspruch 12, wobei unter Druck stehendes Öl beiden Intra-Drehschieberregionen des Drehschiebers zugeführt wird, wenn die Pumpe bei relativ niedrigen Pumpgeschwindigkeiten arbeitet, aber nur einer Intra-Drehschieberregion eines Drehschiebers zugeführt wird, wenn die Pumpe bei relativ hohen Pumpgeschwindigkeiten arbeitet.
  14. Verfahren zum Betreiben einer Drehschieberpumpe vom Intra-Drehschiebertyp zum Pumpen von Hydraulikfluid, wobei jeder Drehschieber zwei Intra-Drehschieber hat, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass unter Druck stehendes Öl einer oder beiden Intra-Drehschieberregionen zur Verfügung gestellt wird, wenn der Drehschieber in einer Anstiegsregion der Pumpe ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend ein Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu beiden Intra-Drehschieberregionen bei niedrigen Pumpgeschwindigkeiten und Zuführen von unter Druck stehendem Öl zu nur einer Intra-Drehschieberregion bei hohen Pumpgeschwindigkeiten.
DE112007001338T 2006-06-02 2007-06-01 Drehschieberpumpe zum Pumpen von Hydraulikfluid Pending DE112007001338T5 (de)

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AU2006903064A AU2006903064A0 (en) 2006-06-02 Vane Pump for Pumping Hydraulic Fluid
AU2006903064 2006-06-02
PCT/AU2007/000772 WO2007140514A1 (en) 2006-06-02 2007-06-01 Vane pump for pumping hydraulic fluid

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