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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Drehschieberpumpe.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Anmelder gesteht nicht ein, dass der oben diskutierte Stand der
Technik Teil des allgemeinen Fachwissens in Australien oder sonst
wo bildet.
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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.
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Darstellung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Figurenbeschreibung
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht von verschiedenen Merkmalen der Drehschieberpumpe zum
Pumpen von Hydraulikfluid, getrennt und entlang einer Linie zum
Zusammensetzen;
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2 zeigt
eine schematische Ansicht der Einlass- und Auslasskammern zwischen
dem Pumpenrotor und dem Nockenring;
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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;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Intra-Drehschieber-Drehschiebers
unter Verwendung von bestehenden Intra-Drehschieberpumpen;
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5 zeigt
einen Weg, auf dem unter Druck stehendes Öl zu dem Unterdrehschieberdurchgang der
Intra-Drehschieberpumpe zugeführt werden kann;
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6 zeigt
eine perspektivische Querschnittsansicht, die Durchgänge
innerhalb des Rotors zum Zuführen von Öl jeweils
zu dem Unterdrehschieberdurchgang und zu den Intra-Drehschieberregionen
zeigt;
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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;
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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;
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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;
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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;
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11 ist
eine schematische Ansicht eines anderen Hydraulikkreislaufs, der
in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann;
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12 ist
eine schematische Ansicht eines Hydraulikkreislaufs, der in 11 gezeigt
ist, wobei die Steuerungsspule in einer geschlossenen Position ist;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Rotors, der in einem
Hydraulikmotor gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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14 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines Teils des Rotors, der in 13 gezeigt
ist;
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15 ist
eine Seitenansicht eines Drehschiebers, der in dem Hydraulikmotor,
der in 13 gezeigt ist, verwendet wird;
und
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16 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils eines anderen Teils des Rotors,
der in dem Punkt, der in 13 gezeigt
ist, verwendet wird.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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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.
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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.
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Die
obige Konstruktion ist im Allgemeinen konventionell.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
herkömmliche Intra-Drehschieberpumpe (wie mit Bezug auf 4–6 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Hydraulikkreislauf enthält ebenfalls einen Flusspfad 88,
der unter Druck stehendes Öl dem Intra-Drehschieberdruckzuführdurchgang 80 zur
Verfügung stellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Drehschieber 102 und 104 sind geeignet, sich relativ
zueinander zu verschieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In 11 und 12 geht
die Linie 125 zum Ableiten oder zum Einlass der Pumpe.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Pilotspule kann in die neutrale Position, die in 14 gezeigt
ist, durch Verwendung eines Ölpilotsignals, einer passenden
Feder oder durch Zentrifugalkraft zurückkehren.
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Sowohl
die erste Rotorhälfte 210 als auch die zweite
Rotorhälfte 240 enthalten eine Region 254, die
gemäß konventioneller Praxis eine verkeilte Antriebswelle
aufnehmen.
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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.
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Zusammenfassung
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 3421413 [0005, 0008]
- - US 3586466 [0006, 0008]
- - AU 2004/000951 [0009, 0009, 0081]
- - AU 2006/000623 [0071]
- - AU 2004/00951 [0075]