-
Aggregat von zwei zweirädrigen Zahnradpumpen, deren spezifische Fördermenge
stufenlos regelbar ist Die Frfindung bezieht sich auf ein Aggregat von zwei zweirädrigen
Zahnradpumpen, deren spezifische Fördermenge stufenlos regelbar ist und die antriebsseitig
miteinander-gekuppelt sind. Bei den bekannten zweirädrigen Zahnradpumpen, deren
spezifische Fördermenge z. B. durch Verändern des Achsenabstandes der Zahnräder
und damit der Eingriffstiefe stufenlos regelbar ist, beschränkt sich die Regelung
auf einen Bereich, der sich etwa von der halben bis zur vollen Fördermenge erstreckt.
Außerdem ist es hier nicht möglich, die Förderrichtung umzukehren.
-
Um den Regelbereich bis zur Förderleistung Null ausdehnen zu können
und die Förderrichtung umkehrbar zu machen, sind regelbare Zahnradpumpen mit mindestens
drei Zahnrädern vorgeschlagen worden, bei welchen der Achsenabstand zweier Räder
unverändert bleibt, während der Achsenabstand des dritten Rades von einem der anderen
beiden Räder verstellbar ist. Mit derartigen Pumpen lassen sich alle praktisch vorkommenden
Regelaufgaben bezüglich Förderrichtung und Fördermenge durchführen. Sie weisen jedoch
im Verhältnis zu ihrer Förderleistung groee Abmessungen auf, was sich insbesondere
dann nachteilig auswirkt, wenn, wie es meistens der Fall ist, eine solche Pumpe
als Einbauteil verwendet werden soll.
-
Man hat daher versucht, mit einem Aggregat aus mehreren, nicht verstellbaren
zweirädrigen Zahn-Fadpurntpen. welche antriebsseitig gekuppelt sind, einte Fördermengenregelung
dadurch zu erreichen, da$ durch geeignete Steuermittel die Förderung der einzelnen
Pumpen nach Bedarf zu- bzw. abschaltbar gemacht ist. Da sich dabei nur eine grob
abgestufte Regelung erzielen läßt, ist der Anwendungsbereich sQ1cher ,Aggregate
sehr beschränkt.
-
Bei anderen bekannten Lösungen wird die von der Zahnradpumpe geförderte
Mediummenge durch steuerbare Drosseleinrichtungen verändert. Hier ist zwar eine
Feinregelung möglich, die Drosselung des geförderten Mediumstroms ergibt jedoch
eine der Vo@umenänderung proportionale Umwandlung der Förderleistung in Wärme. Zum
Ausgleich des dadurch entstehenden Druckabfalls sind hier entsprecheztd große Pumpen
mit hohem Leistungsaufwand erforderlich, so daß: derartige Aggregate nicht nur einen;
schlechten Förderwirkungsgrad ergeben, sondern auch wegen ihres. Umfanges und Gewichts,
besQnders; als Einbauaggregat, in, den meisten Fällen ungeeignet sind.
-
Schließlich ist noch eine weitere bekannte Anordnung zu erwähnen,
bei welcher zwei gemeinsam ansind, deren Fördermenge jeweils durch axiales Verselüeben
eines Zahnrades regelbar ist. Zur Umkehr der Förderrichtung sind die beiden Pumpen
an eine gemeinsame Zu- und Ableitung angeschlossen und zwar derart, daß die Saugseite
der einen Pumpe mit der Druckseite der anderen Pumpe ständig verbunden ist und umgekehrt.
Dies bewirkt, daß die Pumpen gegeneinander fördern, so daß der Gesamtliefergrad
dieses Aggregates durch die Differenz der von den einzelnen Pumpen gelieferten Mediummenge
bestimmt wird. Außer den bei Verstellpumpen dieser Art zu erwartenden ungünstigen
hydraulischen Verhältnissen, hat diese Anordnung noch den Nachteil, daß, die Gesamtfördermenge
gFnstigstenfalls nur der Maximalförderung einer einzigen Pumpe entspricht, so daß
das Verhältnis zwischen Aufwand und Förderleistung auch hier als ungünstig angesehen
werden muß.
-
Durch die Erfindung sollen die erwähnten Nachteile bekannter Anordnungen
vermieden werden und soll eiere Kopplung, von zwei regelbaren Zahnradpumpen geschaffen
bzw. ein Aggregat von zwei solchen Pumpen gebildet werden, welches bei verhältnismäßig
günstigen äußeren Abmessungen eine hohe Maximalförderung in beiden Richtungen ergibt,
die bis auf Null stufenlos regelbar ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,
daß bei einem Aggregat von zwei zweirädiigen Zahnradpumpen, deren spezifische Fördermenge
stufenlos regelbar ist und die
| antrrebSSeitla tniteinanrii-r aplrnnnPlt cinrl il;,-
7ahn- |
gemeinsame Zu- und Ablaufleitung für das Fördermedium angeschlossen
sind und daß in die Anschlußleitungen der einen Zahnradpumpe eine Umschalteinrichtung
bekannter Art (z. B. ein Kolbensteuerschieber) mit der Wirkung einer 5-Kanalsteuerung
geschaltet ist, welche es gestattet, beide Zahnradpumpen =gleichzeitig in einer
bestimmten Richtung oder einander entgegengesetzt fördern zu lassen.
-
Durch diese Anordnung ist es nunmehr möglich, die Verstelleinrichtungen
der beiden Zahnradpumpen einschließlich der hydraulischen Umschalteinrichtung mittels
geeigneter -Steuereinrichtungen so zu betätigen, daß zur Erzielung der Nullförderung
die Förderung beider Einheiten gleich groß ist, aber in entgegengesetzter Richtung
erfolgt und sich .daher aufhebt. Um die. effektive Fördermenge zu steigern, werden
beide Einheiten zunächst so verstellt, daß die Förderung der negativ arbeitenden
Einheit bis zum Minimum ab- und die der positiven Einheit bis zum Maximum zunimmt.
Darauf wird über .die Umschalteinrichtung die eine Einheit auf positive Förderrichtung
umgeschaltet und -gleichzeitig die immer positiv fördernde Einheit wieder etwa auf
kleinste Fördermenge umgestellt, worauf von da ab beide Pumpenverstelleinrichtungen
wieder in beliebiger Folge oder gleichzeitig bis zur maximalen Fördermenge beider
Pumpen verstellbar werden.
-
Um nun im weiteren Ausbau der Eifindung das Aggregat so zu gestalten,
daß eine stufenlose Regelung der Förderung von Null bis zum Maximum in beiden Förderrichtungen
möglich ist, schlägt die Erfindung vor, daß in die Anschlußleitungen der beiden
Zahnradpumpen je eine Umschalteinrichtung geschaltet ist. In vorteilhafter Weise
sind dabei die Zahnradpumpen mit solchen mechanischen Verstelleinrichtungen versehen,
daß diese zusammen mit den genannten Umschalteinrichtungen durch Steuereinrichtungen
in gleichlaufender oder einander entgegengesetzter Richtung betätigt werden können.
Diese Einrichtung'wirkt dann in der Weise, daß bei Nullförderung beide Einheiten
gleich viel, aber einander entgegengesetzt, von Null bis zu einer gewissen effektiven
Fördermenge entgegengesetzt und mit verschieden großer Fördermenge und von da an
bis zur maximalen effektiven Gesamtfördermenge beide Einheiten gemeinsam in 'der
gewünschten Förderrichtung stufenlos einstellbar sind.
-
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es
zeigt F i g. 1 ein Anordnungsschema von zwei regelbaren Zahnradpumpen mit Umschalteinrichtungen,
F i g. 2 eine regelbare Zahnradpumpe im Längsschnitt, F i g. 3 einen Querschnitt
durch die Pumpe.
-
Die beiden zweirädrigen Zahnradpumpen A und B, deren spezifische Fördermenge
stufenlos regelbar ist, werden gemeinsam von der Antriebswelle 3 angetrieben. Die
zu.den Zahnradpumpen führenden Leitungen 30 bzw. 30' sowie 27 bzw. 27' mit Leitungszweigen
29 bzw. 29' für das Fördermedium sind über die Umschalteinrichtungen 28 bzw. 28'
und die Verbindungsleitungen 31 bzw. 31' und 32 bzw. 32' mit der Zu- und Ablaufleitung
33 bzw. 34 für das Fördermedium, im folgenden auch »Saug- und Druckleitung« genannt,
verbunden. Die Verstellhebel 8 und 8' dienen der Fördermengenregelung der Pumpen
A und B, wobei die Regelung, wie schon erwähnt, bei jeder Pumpe an sich auf einen
Bereich beschränkt ist, der sich etwa von der halben bis zur maximalen Fördermenge
erstreckt.
-
Die Umschalteinrichtungen 28, 28' bestehen, wie die schematische Darstellung
in F i g. 1 erkennen läßt, jeweils aus einem Steuerkolben in einem zylindrischen
Gehäuse. Je nach Stellung des Steuerkolbens kann die Leitung 27 über das Leitungsstück
31 mit der Saugleitung 34 und die Leitung 30 über das Leitungsstück 32 mit der Druckleitung
33 oder die Leitung 27 über .den Leitungszweig 29 und das Leitungsstück 32 mit der
Druckleitung 33 und die Lei-. tung 30 über das Leitungsstück 31 mit der Saugleitung
34 verbunden sein. Das gleiche gilt für die Pumpe B bezüglich der Leitungen 27'
bis 32'.
-
Mittels der Umschalteinrichtungen 28 und 28' lassen sich also die
einzelnen Pumpen A und B so mit den Leitungen 33 und 34 in Verbindung
bringen, daß bei gleichgeschalteten Förderrichtungen beider Pumpen eine- Regelung
im Bereich zwischen halber und größter Fördermenge ermöglicht ist und zwar in beiden
Förderrichtungen. Diesem Zustand entspricht die in der Zeichnung dargestellte Schaltstellung
der Einrichtungen 28 und 28'. Soll nun von halber Größtfördermenge bis zur Nullförderung
in jeder Förderrichtung geregelt werden, so werden die Schalteinrichtungen 28, 28'
so eingestellt, daß sich die Wirkungen der beiden Pumpen A und B mehr oder weniger,
bzw. bei Nullförderung ganz aufheben.
-
In Fällen, wo die Förderung in einer Richtung genügt, kann eine der
Umschalteinrichtungen wegfallen.
-
Jede der beiden zweirädrigen Zahnradpumpen A und B kann z. B. dadurch
als regelbare Pumpe ausgebildet sein, daß der Achsabstand ihrer beiden Zahnräder
veränderbar ist, wie dies in. den F i g. 2 und 3 gezeigt ist. Die beiden Zahnräder
Z1 und Z2 sind in einem Gehäuse 1 angeordnet, welches von einem Gehäusedeckel 2
verschlossen wird. Während das Zahnrad Z1 drehfest auf der Antriebswelle
3
sitzt und mittels dieser unmittelbar im Gehäuse gelagert ist, ist der Lagerzapfen
4 des Zahnrades Z2 in einem Exzenterkörper 5 angeordnet, welcher in einer zylindrischen
Ausnehmung des Gehäuses 1 und des Deckels 2 gelagert ist und einen Drehzapfen
6 aufweist, der den Deckel 2 durchdringt und auf seinem freistehenden Ende
den durch einen Bolzen 7 gegen Verdrehung gesicherten, nur strichpunktiert gezeichneten,
Stellhebel 8 trägt. Das Zahnrad Z2 wird an seinen Stirnflächen und teilweise auch
. an seinem Umfang von dem Exzenterkörper 5 so umschlossen und dieser ist derart
im Gehäuse 1 bzw. Deckel 2
gelagert, .daß ein Rückfluß des geförderten
und unter Druck stehenden Fördermediums von der Druckseite zur Saugseite bei allen
vorkommenden Exzenterstellungen verhindert ist. Die Exzentrizität zwischen dem Lagerzapfen
4 für das Zahnrad 4, und den Drehzapfen 6 des Exzenterkörpers 5 ist mit e bezeichnet.
-
Ein entsprechend bemessener Hohlraum 9 des Gehäuses gestattet eine
Verschwenkung des Exzenterkörpers 5 mit dem Zahnrad Z" wobei in bekannter Weise
der Achsabstand des Lagerzapfens 4 von der Antriebswelle 3 und damit des Zahnrades
Z" gegenüber dem Zahnrad Z1 verändert werden kann. Mit der Größenänderung des Achsabstandes
zwischen den beiden Zahnrädern verändert sich die Zahneingriffstiefe und damit der
tote Raum in den Zahnlücken im Eingriffsbereich der beiden Zahnräder,
so
daß bei größerem Achsabstand eine entsprechend größere Menge des Fördervolumens
in den Zahnlücken von der Druckseite wieder zur Saugseite zurückgebracht wird. Gemäß
F i .g. 3 ist die Lage des Lagerzapfens 4 zum Exzenterzapfen 6 so gewählt, daß bei
Stellung für größte spezifische Fördermenge V,"",: die Drehachsen des Lagerzapfens
6 sowie der beiden Zahnräder Z2 und Z1 in einer Ebene liegen, wobei der Verstellhebel
8 in seiner linken Endstellung sich befindet. Wird der Verstellhebel 8 in
seine nach F i g. 3 rechte Endstellung geschwenkt, so kommt das Zahnrad Z2 in .seine
Stellung des größtmöglichen Achsabstandes zum Zahnrad Z1, was der Stellung für kleinstmögliche
positive Fördermenge V"1" entspricht. Durch die Bohrungen 10 und
10a wird die Förderflüssigkeit dem Pumpenförderraum und damit den Zahnrädern
zugeführt bzw. aus dem Förderraum wieder abgeleitet.
-
Die Bauweise einer Pumpe A oder B ist der Vollständigkeit halber erläutert,
jedoch nicht ein Gegenstand der Erfindung.