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Drehkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenpumpe
mit in Schlitzen des Rotors radial beweglichen Flachschiebern. Die Fördermenge einer
solchen Pumpe ist, ebenso wie die anderer Verdrängerpumpen, drehzahlabhängig.
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Wird sie als Hilfsquelle, beispielsweise für Lenkungen, verwendet,
dann muß die Aufgabe gelöst werden, den Teil der Fördermenge, der über das zur Hilfskraftunterstützung
benötigte Volumen hinausgeht, wegzusteuern und das dem Hilfskraftmotor zugeführte
Volumen konstant zu halten. Wird diese Aufgabe, wie bei bekannten Anlagen, durch
Anordnung eines Bypaß- oder Mengenregelungsventils gelöst, das in Abhängigkeit von
der Drehzahl der Pumpe einen Anteil der Fördermenge unter dem Arbeitsdruck entspannt,
so entsteht eine hydraulische Blindleistung, die den Wirkungsgrad herabsetzt.
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Es wird von einer bekannten Anlage ausgegangen, bei der eine Drehkolbenpumpe
mit in Schlitzen des Rotors radial beweglichen Flachschiebern verwendet ist, zwischen
deren Rotor und dem den Rotor umgebenden Statur mehrere, insbesondere drei Pumpenkammern
gebildet sind, so daß mehrere Pumpenkreise entstehen. Jede Pumpenkammer entspricht
einer Einzelpumpe mit einem eigenen Pumpenkreis oder Förderkreis. Die Förderkreise
werden aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter gespeist, sind parallel geschaltet
und wirken auf ein Mengenregelungsventil e'4 das mit einem als Hohlkolben ausgebildeten
und in einem Gehäuse gleitenden Steuerschieber ausgestattet ist. Von diesem Mengenregelungsventil,
das in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke vor und hinter einer Drosselstelle
bewegt wird, werden die Pumpenkreise zum Konstanthalten der Fördermenge über den
gesamten Drehzahlbereich des pumpenantriebes zu- oder abgeschaltet.
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Bei höchster Pumpendrehzahl ist bei der bekannten Anlage nur noch
ein Pumpenkreis auf den Verbraucher geschaltet, und der nicht benötigte Teil seiner
Fördermenge wird durch das zugleich als Bypaß-Ventil wirkende Mengenregelungsventil
unter dem Arbeitsdruck in den Vorratsbehälter abgeleitet, wohin auch die nicht benötigte
Fördermenge der abgeschalteten Pumpenkreise abfließt.
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Wenn rund um den Rotorkörper eine beliebige Anzahl von Arbeitsräumen
angeordnet ist, die Druckflüssigkeit in ebenso viele Pumpenkreise fördern, wird
durch das Abschalten solcher Kreise bei zunehmender Drehzahl der Rotorkörper und
seine Lagerung radialen Reaktionskräften aus verschiedenen Richtungen unterworfen,
die den Wirkungsgrad der Anlage beeinträchtigen. Um solche einseitig auf den Rotor
und. die Rotorlagerung wirkende radiale Kräfte weitgehend zu kompensieren, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei. .einer Drehkolbenpumpe mit Mengenregelungsventil
der obengenannten Art zwischen den Pumpenkammern noch Druckbelastung sräume vorgesehen
sind, von denen jeweils eine oder mehrere durch Freigabe von Verbindungskanälen.
bei der Bewegung des Steuerschiebers mit Druckflüssigkeit gefüllt werden, wenn ein
Pumpenkreis durch Verschiebung des Steuerschiebers abgeschaltet wird, um so einen
teilweisen Druckausgleich über die Rotorumfangsfläche zu bewirken.
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Dazu gehört auch, daß in den Leitungen, die die Druckauslässe der
Pumpenkammern. mit demArbeitsraum desMengenregelungsventils verbinden, mit einer
Ausnahme je ein Rückschlagventil angeordnet ist. Vor dem Rückschlagventil gehen
von diesen Leitungen in Beschickungsrichtung Zweigleitungen ab, die in verschiedene
Ringnuten für Kammerabschaltung im Gehäuse des Mengenregelungsvemtils münden.
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Die die Druckbelastungsräume mit Druckflüssigkeit füllenden Kanäle
werden dadurch gebildet, daß die Druckbelastungsräume über Leitungen mit Ringnuten
für Druckausgleich im Gehäuse des Mengenregelungsventüs verbunden sind, die bei
Verschiebung des Steuerschiebers nacheinander mit dem Arbeitsraum des Mengenregelungsventils
in Verbindung gebracht werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Hohlkolben
bzw. Steuerschieber in der
Druckflüssigkeitsförderleitung liegt
und in an sich bekannter Weise eine enge Öffnung enthält, die als einzige Drosselstelle
von der ganzen Förderflüssigkeit durchströmt wird und die für das Entstehen einer
Differenz zwischen den vor und hinter dem Steuerschieber herrschenden Drücken maßgebliche
Drosselstelle darstellt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung
dargestellt.
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In der Abbildung ist das Prinzip an einer Drehflügelpumpe mit drei
Arbeitsräumen dargestellt. Die Pumpe ist darin mit der Bezugsziffer 1, das
Mengenregelungsventil mit der Bezugsziffer 2 und das Gehäuse des Mengenregehmgsventils
mit der Bezugsziffer 2 a versehen. Der trommelförmige Rotor 8 der
Pumpe weist radiale Schlitze auf, in denen als Drehflügel plattenförmige Flachschieber
9 beweglich angeordnet sind, mit denen in bekannter Weise FlüsGigkeit gefördert
wird. Die von dem Vorratsbehälter 3
kommende Flüssigkeit wird über die Saugleitung
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mit den entsprechenden Zweigleitungen 4 a, 4 b,
4 c den Saugräumen 5 a, 6 a und 7 a der Pumpenkammern 5, 6
und 7 zugeführt. Die Druckräume 5 b, 6 b und 7 b der Pumpenkammern
5, 6, 7 sind über Druckleitungen 11, 13 und 12 mit dem Arbeitsraum
14 des Mengenregelungsventils 2 verbunden. Der sich über eine Feder
15 an dem Ventilgehäuse 2a abstützende Steuerschieber 16 ist als Hohlkolben
ausgebildet und an seinem Boden mit einer ass Drossel wirkenden engen Öffnung bzw.
Bohrung 17 für den Druckflüssigkeätsdurchtritt versehen. Über den Ansdhluß
18
wird die geförderte Druckflüssigkeit dem Verbraucher, z. B. einem Arbeitszylinder
oder Druckmittehnotor zugeführt. Der Steuerschieber selbst ist mit Schieberringnuten
19, 20 ausgestattet.
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In den Druckleitungen 11 und 12 sind je ein Rücksehlagventil21
und 22 angeordnet. Vor den Rücksehlagventilen zweigen je eine Zweigleitung
23 und 24 ab, die in Ringnuten 25 und 26, auch »Ringnuten
für Kammerabschaltung« genannt, des Ventilgehäuses 2a münden. Ferner sind noch Gehäuseringauten
27
und 28 ,im Gehäuse 2a vorgesehen, die in Nullstellung ausschließlich
mit den Schieberringnuten 19 und 20 des Steuerschiebers
16 korrespondieren und über Rücklaufleistungen 29 und 30 mit
dem Behälter 3 verbunden sind. Die axialen Abstände zwischen Steuerkanten
der mit den Zweigleitungen 23, 24 verbundenen Ringnuten 25, 26 und
zwischen im Steuerschieber 16 angeordneten Ringnuten 19, 20, die mit
den mit Rüeklaufleitungem 29, 30 zu dem Vorratsbehälter 3 in Verbindung
stehenden Ringnuten 27, 28
korrespondieren, sind in an sich bekannter Weise
verschieden groß bemessen.
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In der den Pumpenrotor 8 umgebenden Statorwand sind zur Entlastung
Druckbelastungtsräume 31,
32 und 33 vorgesehen, die in der Zeichnung
gegenüber von den drei Pumpenkammern 7, 6, 5 der Pumpe angeordnet sind. Der Druckbelastungsraum
33 ist über eine Leitung 34 mit einer Ringnut 35 des Ventilgehäuses
2a verbunden. Die beidem Druckbelastungsräume 31 und 32 sind über
die Leitung 36,
36 a mit einer Ringnut 37 des Gehäuses
2 a verbunden. Entsprechend ihrer Wirkungsweise können die
Ringnuten 35, 37 auch als »Ringnuten für Druckausgleich« bezeichnet werden.
Die Ringart 37 ist um die Länge v, die dem axialen Abstand x der Steuerkanten
entspricht, von dem Steuerschieber 16 in der neutralen Stellung (zugleich
Ruhestellung) überfahren, so daß gleichzeitig bei Verschiebung des Steuerschiebers
eine Verbindung zwischen den Ringnuten 25 und 28
und zwischen der Ringnut
37 und dem Arbeitsraum 14 hergestellt wird. Die Strecke w, um die
der Steuersahiebez 16 aus der Ruhestellung verschoben werden muß, um eine
Verbindung zwischen der Ringnut 35
und dem Arbeitsraum 14 herzustellen,
entspricht dem axialen Abstand y der Steuerkanten der Ringnuten 26
und
27. In der Zeichnung ist des Steuerschieber 16
in seiner Ruhestellung
bzw. Ausgangsstellung dargestellt. Selbstverständlich muß durch entsprechende, in
der Zeichnung nicht gezeigte, konstruktive Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß der
Steuerschieber 16 aus des dargestellten Ruhelage nicht weiter nach links verschoben
werden kann.
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Die Wirkungsweise der gezeigten Anordnung ist nun. folgende: Bei geringer
Drehzahl der Pumpe wird die vom Verbraucher benötigte Druckflüssigkeit über die,
Druckleitungen 11, 12 und 13 sowie die RÜekschlag= ventile
21 und 22 dem Arbeitsraum 14 des Mengenregelungsventils
2 zugeführt und gelangt ungehsridert über die Bohrung 17 sowie den
Anschluß 18 zum
Verbraucher. Bei ansteigender Drehzahl. erfolgt eine Drosselung
vor der Bohrung 17, so daß sieh zwischen dem Raum 14 und dem Anschluß
18 ein Differenzdruck aufbaut, der auf den Steuerschieber 16 wirkt
und .ihn verschiebt. Bei einer bestimmten Drehzahl und damit einem bestimmten Differenzdruck
erfolgt eine derartige Verschiebung, daß eine Verbindung zwischen den Rinignuten
25 und 28 über die Schiebearingnut 19 hergestellt wird und
damit eine Verbindung der Zweigleitung 23 mit der zu dem Behälter führenden
Rücklaufleltung 30, womit dieser Pumpenkreis ausgeschaltet ist. Gleichzeitig
wird eine Verben-Jung zwischen dem Arbeitsraum 14 und der zu '-ri zur Entlastung
des Rotors dienenden Druckbelastungsräumen 31 und 32 führenden Leitungen36
36a hergestellt und diese mit Druckflüssi@gke`beschickt. Bei weiterer Drucksteigung
wird die von der Druckleitung 12 abzweigende Zweigleitung 24 °mit des Rücklaufleitung
29 verbunden, so daß die' °gdördeste Druckflüssigkeit jetzt nicht mehr ü'b'er
das Rücksahlagventil22 dem Arbeitsraum: x4" zugeführt wird, sondern dem Behälter
3. Gleichzeitig mit der Herstellung einer Verbindung zwischen der Druckleitung
und der Rücklaufleitung wird die zu dem dr=n Druckbelastungsraum 33 führende
Leitung 34 über die Ringnut 35 mit dem Arbeitsraum 14 verbundeft.
Bei Höchstdrehzahl der Pumpe ist also nur noch ein: Kreis wirksam, während die beiden
anderen Kreise abgeschaltet sind. Wenn bei hoher Pumpendrehzahl dieser eine Kreis
mehr Druckflüssigkeit befördert, als dar Verbraucher benötigt, bewirkt der ansteigende
Differenzdruck ein weiteres Ausweichen des Steuerschiebers 16 entgegen dem
Druck der Feder 15, bis die Stirnfläche des Steuerschiebers die Ringnut
28 erreicht, durch die dann die überschüssige Druckflüssigkeit direkt aus
dem Arbeitsraum 14 unter Arbeitsdruck durch die, Leitung 30 zum Behälter
3 .gelangen kann.
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Die Absehaltpunkte der einzelnen Pumpenkreee können durch Bemessung
der Federkennlinie sow& der axialen Abstände der Steuerkanten festgelegt werd.
Damit die Abschaltung nacheinander erfolgt, muß der Abstand y größer als der Abstand
x sein. Selbstverständlich läßt sich, diese im Prinzip an Binar Pumpe mit drei Arbeitsräumen
dargestellte Aisführungsform
auch auf Pumpen mit mehreren Arbeitsräumen
übertragen.