DE1653844B2 - Rotationskolbenpumpe mit Überströmregulierventil - Google Patents
Rotationskolbenpumpe mit ÜberströmregulierventilInfo
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Description
getrennten Gehäuse angeordneten Überströmventil (siehe die GB-PS 5 59 108) sei noch hingewiesen, bei der
die vordere Stirnfläche des lediglich federdruckbeaufschlagten Ventilschließkolbens ebenfalls dem Förderdruck ausgesetzt ist, wobei die überströmende Flüssig-
keit wiederum seitlich von der Gehäusebohrung für den Kolben abströmt Sie wirkt anschließend als Treibflüssigkeit für eine Strahlpumpe, zu der ein Rohr mit
trichterförmiger Einlaßseite und länglichem konischen Auslauf teil gehört, durch die Ansaugflüssigkeit aus ι ο
einem Vorratsbehälter mitgenommen wird, womit eine bestimmte Rückgewinnung der Energie der Oberströmflüssigkeit gewährleistet ist Auch bei dieser bekannten
Konstruktion verbleibt für die Energierückgewinnung lediglich nur derjenige Teil der Druckenergie, der zu
dem Rohr mit der trichterförmigen Einlaßseite gelangt Der Hauptanteil der Energie geht jedoch ebenso wie im
Falle der zuletzt beschriebenen bekannten Rotationskolbenpumpe beim Oberströmvorgang im Bereich der
vorderen Stirnfläche des VentüschlieBkolbens sowie beim seitlichen Abströmen zu dem Rohr der Strahlpumpe verloren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotationskolbenpumpe mit Überströmregulierventil der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei der nicht nur eine teilweise Rückgewinnung der beim Oberströmvorgang
des Förderstromes umgesetzten Energie ermöglicht, sondern auch ein nickartiges Offnen und Schließen des
Oberströmregulierventiles bei Belastungsschwankungen möglichst weitgehend vermieden wird und ferner
die überströmende Druckflüssigkeit unmittelbar ohne Umlenkung und Richtungsänderung in den Ansaugbereich der Pumpe gelangt
Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ventilgehäusebohrung mit dem Ventilkolben im Pum- JS
pengehäuse angeordnet ist und sich dabei die Überströmöffnung im Bereich der Einlaßkammer zum Förderraum befindet und infolge der bis zum äußeren
Durchmesser konischen Form des vorderen Endes des Ventilkolbens im Zusammenwirken mit der Oberströmöffnung eine gewisse Energierückgewinnung der überströmenden Flüssigkeit stattfindet, und daß ferner der
Verbindungskanal von der Kolbenvordtrseite zur Kammer an seiner hinteren wirksamen Kolbenfläche als
Spiralnut in einem Teil der Koibenumfangsfläche ausgebildet ist
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Rotationskolbenpumpe geschaffen, bei der der beim
Oberströmvorgang rückgeleitete Förderstrom ohne zwischengeschaltete reibungsbehaftete Kanäle direkt in
die Ansaugöffnungen des Pumpenrotors geleitet wird. Infolge der bis zum äußeren Durchmesser konischen
Form des vorderen Endes des Ventilkolbens tritt im Zusammenwirken mit der direkt im Bereich des
Pumpenrotors angeordneten Oberströmöffnung eine praktisch bedeutungsvolle Energieruckgewinnung dir
überströmenden Flüssigkeit auf. Aufgrund der Drosselwirkung der Spiralnut bewirkt ein plötzlicher Druckanstieg auf der Abnehmerseite der Rotationskolbenpumpe
nicht sogleich ein plötzliches Offnen des ÜberstrÖmventiles, so daß auch bei einem plötzlichen Wechsel der
Betriebsbedingungen eine Reaktion der Pumpe in vorteilhafter und angemessener Weise ohne große
Rückströmverluste gewährleistet ist
Zur Verbesserung der Strömungsverhaltnisse am vorderen Ende des Ventilkolbens ist es zweckmäßig,
wenn dieser an seinem durch die Oberströmöffnung ragenden Teil eine voidere pilzartige Verlängerung
aufweist, die hauptsächlich durch einen entgegengesetzten konischen Teil gebildet ist
Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, wenn sich
ein Druckentlastungsventil im Ventilkolben befindet.
Ferner ist es vorteilhaft, daß im Ventilgehäuse ein mit
dem Hochdruckbereich in Verbindung stehender enger Kanal vorgesehen ist, der zwischen dem vorderen Ende
des Ventilkolbens und der rückwärtigen Kammer im Bereich der Spiralnut von der Ventilgehäusebohrung zu
einem Anschlußnippe! am Pumpen- und Ventilgehäuse führt
Bezüglich der Pumpe selbst wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgeschlagen, daß
beim Vorhandensein von nur einem in Radialschlitzen VerdrängerroUen führenden Pumpenrotor die Achse
der Ventilgehäusebohrung mit dem Ventilkolben und der Überströmöffnung koaxial zur Rotordrehachse und
damit zu einer hohlen Antriebswelle liegt
Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert Es
zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolbenpumpe mit einem Überströmregulierventil gemäß
der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
Fig.2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsfcrm des Obertrömregulierventils nach der Erfindung, wobei die gleiche Pumpe wie in F i g. 1 verwendet
ist, und
Fig.3 in größerer Darstellung einen Ventilkolben
der Ausführung gemäß F i g. 2 im Längsschnitt
Bei den in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Pumpenteil 10 gleich. Sie unterscheiden
sich lediglich hinsichtlich der Anordnung eines Druckentlastungsventils 61 bzw. 61', welches im Falle der
F i g. 1 seitlich an das Überströmregulierventil 16 angesetzt und im Falle der Fig.2 innerhalb des
Ventilkolbens 133 des Überströmregulierventils 101 angeordnet ist
Der Pumpenteil, eine Rotationskolbenpumpe 10, weist einen Rotor 12 auf, welcher auf einer hohlen
Antriebswelle 13 drehfest angeordnet ist Der Rotor 12 ist in bekannter Weise mit zum Umfang offenen
radialen Schlitzen ausgestattet, die Verdrängerrollen 21fr aufnehmen. Diese liegen im Betrieb an der
Innenfläche 12c einer Laufbüchse 12</ an, die den Rotor
12 in bekannter Weise exzentrisch umgibt
Der Rotor 12 ist stirnseitig von inneren Gehäuseseitenteilen 30 und 15 eingeschlossen, die auf der Saugseite
Einlaßöffnungen 15a und 30a und auf der Druckseite Auslaßöffnungen iSb und 30b besitzen. Während die
Einlaßöffnungen 15« direkt mit einer Einlaßkammer 14a in Verbindung stehen, werden die Einlaßöffnungen 30a
über die Längsbohrung 25 in der hohlen Antriebswelle 13, di<* Querbohrungen 26 der Welle und den Kanal 27
im Gehäuseseitenteil 30 mit Förderflüssigkeit versorgt
Die Auslaßöffnurigen 156 und 30A wiederum stehen
mit einer Auslaßkammer 14 im Gehäuseseitenteil 15 in Verbindung, die ihrerseits über einen Drosselkanal 124
mit einem Anrchlußnippel 17 für die druckseitige
Anschlußleitung in Verbindung steht
Der Pumpenteil 10, d. h. die inneren Gehäuseteile 124
15 und 30 sind von einem äußeren Gehäussteil 11
umgeben, an das sich dicht ein Gehäusetopf 21 aus Blech anschließt, welcher das Überströmregulierventil 16 bzw.
101 umgibt und als Aufnahmebehälter für die von der Pumpe zu fördernde flüssigkeit dient Eine Rücklaufleitung 20 vom Verbraucher mündet daher in diesen
Aufnahmebehälter ein.
Die Überstrdmregulierventile 16 bzw. 101 beider Ausführungsformen nach der Zeichnung besitzen
jeweils einen Ventilkolben 33 bzw. 133, der in einer Ventilgehiusebohrung 32 bzw. 132 des Seitenteiles 15
hin- und herverschiebbar angeordnet ist Die Achse der Ventilgehäusebohrung 32 bzw. 132 fluchtet in beiden
AusfOhningsbeispieien mit der Achse der hohlen Antriebswelle 13 des Rotors 12. Jeder Ventilkolben 33
bzw. 133 hat an seinem dem Rotor 12 zugewandten vorderen Ende eine konische Form, an die sich eine
Spiralnut 69a bzw. 141« anschließt Lediglich der in Fig.2 und 3 dargestellte Ventilkolben 133 weist an
seinem vorderen Ende zusätzlich eine pilzähnliche Verlängerung 139 auf, welche hauptsächlich durch einen
entgegengesetzt konischen Teil gebildet ist
Eine um den dicksten Teil des Ventilkolbens 33 bzw. 133 eingelassene Spiralnut 69a bzw. 141a endet etwa im
Bereich der Mitte desselben an einem Absatz, der durch
eine Reduzierung des Durchmessers des Ventilkolb<:ns gebildet wird. Dadurch verbleibt zwischen der Ventilgehäusebohrung
32 bzw. 132 und dem Ventilkolben 33 bzw. 133 eine rückwärtige Kammer 54 bzw. 146 um dien
rechten dünneren Teil desselben, in der eine Feder angeordnet ist, die den Ventilkolben mit seinem
vorderen konischen Ende dichtend in eine konzentrisch zur Ventilkolben- und Antriebswellenachse angeordnete
Überströmöffnung 51 bzw. 151 drückt Diese Überströmöffnung 51 bzw. 151 ist in einem Wandteil des
Gehäuseseitenteiles 15 angeordnet und trennt die Einlaßkammer 14a von der Auslaßkammer 14 der
Pumpe. Die vordere pilzähnliche Verlängerung 139 des Ventilkolbens 133 der in F i g. 2 dargestellten Ausführung
ragt durch die Überströmöffnung 151 hindurch.
Wie bereits erwähnt, ist das Druckentlastungsventil 61' gemäß der Ausführungsfonn nach der Fig.2
innerhalb des Ventilkolbens 133 in einer Bohrung 156 angeordnet Das Druckentlastungsventil 6V besteht aus
einem Ventilschließorgan in Form einer Kugel 155, die von einer Feder 154 auf einen Ventilsitz gepreßt wird.
Die Verbindung des Druckentlastungsventiles 61' mit der rückwärtigen Kammer 146 wird über eine Bohrung
153 hergestellt. Abgesehen von seiner Anordnung im Ventilgehäuse, einem Teil des Gehäuseseitenteils 15, ist
das Druckentlastungsventil 16 bei der Ausführung nach F i g. 1 ganz ähnlich ausgebildet Die Druckflüssigkeit
gelangt aber durch eine zur Ventilachse zentrische Bohrung vor die Vent&chüeBkugeL
Wie ebenfalls schon erläutert, steht die Kanalbohrung
des Anschlußnippeis 17 über eine Drosselbohrung 124 mit der Auslaßkammer 14 der Pumpe in Verbindung.
Darüber hinaus führt ein enger Kanal 160 von der Ventiigehäusebohmng 32 bzw. 132 im Bereich der
Spiralnut 69a bzw. 141a in den Kanal des Anschlußnippels 17.
Bei beiden Ausführungsformen gelangt die zu fördernde Flüssigkeit über einen Kanal 23 aus dem von
dem Blechgehäusetopf 21 gebildeten Sammelbehälter in die Einlaßkammer 14a. Bei der Ausführung nach F i g. 1
wird die Einlaßkammer 14a darüber hinaus über die Bohrung 69 des in diesem Falle hohlen Ventilkolbens 33
versorgt
Zur Wirkungsweise der Anordnung wird weiter folgendes erwähnt:
Die Stellung und Bewegung des Ventilkolbens 33 bzw. 133 ist abhängig vom Druck, der einerseits auf das
vordere konische Ende und andererseits auf den hinteren Absatz im Bereich der rückwärtigen Kammer
54 bzw. 146 des Ventilkolbens wirkt Die einzige Verbindung dieser rückwärtigen Kammer mit der
in Hochdruckseite der Pumpe besteht aus der Spiralnul
69a bzw. 141«, die auf der Ventilkolbenumfangsfläche
zwischen dem konischen Vorderteil und der durch die Durchmesserabstufung gebildeten Schulter an der
rückwärtigen Kammer angeordnet ist Druckflüssigkeit
ι-, kann daher lediglich Ober die Spiralnut in die rückwärtige Kammer gelangen, wobei die wirksame
Länge der Spiralnut abhängig von der jeweiligen Stellung des Ventilkolbens ist Eine Druckerhöhung
bzw. Druckverminderung in der rückwärtigen Kammer ist deshalb abhängig von der Drosselwirkung der
Spiralnut, die sich zwangsläufig in Abhängigkeit ihrer
wirksamen Länge ändert Diese wird von der Kolbenstellung zum engen Kanal 160 bestimmt, der von der
Ventilgehäusebohrung 32 bzw. 132 zum Längskanal des
r, Anschlußnippels 17 führt und ferner über die Drosselbohrung
124 mit der Auslaßkammer 14 in Verbindung steht
Durch die beschriebene Ausbildung der Drosselkanäle und der damit zuammenhängenden Drosselwirkung
υ, wird selbst bei starken Belastungsschwankungen ein
ruckartiges und häufiges Offnen und Schließen des Überströmregulierventils vermieden. Durch eine entsprechende
Dimensionierung der Spiralnut 69a bzw. !4Ia, der Drosselbohrung 124 und des Kanales 160 kann
η dabei die Reaktion des Überströmregulierventiles den
jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechend in vorteilhafter und angemessener Weise vorgegeben werden.
Gibt der Ventilkolben 33 bzw. 133 mit seinem vorderen konischen Ende die Überströmöffnung 51
4Π bzw. 151 frei, so kann Förderflüssigkeit aus der
Auslaßkammer 14 in die Einlaßkammer 14a zurückfließen. Aufgrund der gezeigten besonderen Ausbildung
des Ventilkolbens wird die durch die Überströmöffnung in die Einlaßkammer 14a überströmende Förderflüssigkeit
zum großen Teil direkt in die hohle Antriebswelle 13 hineingedrückt so daß aufgrund der dadurch
erzielten Ejektorwirkung eine gewisse Rückgewinnung der beim Überströmvorgang umgesetzten Energie
erreicht wird.
Das Druckentlastungsventil 61 bzw. 6Γ tritt nur dann
in Funktion, wenn der Druck in der rückwärt:-;en
Kammer über einen vorgegebenen Wert ansteigt Die überströmende Flüssigkeit gelangt direkt in den durch
den Gehäusetopf 21 gebildeten Aufnahmebehälter zurück. Der dabei schlagartig in der rückwärtigen
Kammer abfallende Druck bewirkt eine Bewegung des Ventilkolbens 33 bzw. 133 nach rechts und damit eine
Freigabe der Überströmöffnung 51 bzw. 151 durch das vordere konische Ende des Ventilkolbens.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Rotationskolbenpumpe mit Überströmregulierventil, über das während des Betriebes mit höherer
Pumpendrehzahl ein relativ großer Anteil des Förderstromes von der Druckseite zur Saugseite der
Pumpe zurückgeführt wird, und welches in einer Ventilgehäusebohrung einen entgegen dem Druck
einer Schließfeder verschiedenen, mit einem
vorderen konischen Ende durch eine dazu zentrische Oberströmöffnung ragenden Ventilkolben aufweist,
wobei der durch die öffnung ragende mittlere Teil dem Niederdruck der Pumpe und der radial äußere
Teil der wirksamen vorderen Kolbenfläche in einer hinter dieser Überströmöffnung gelegenen Kammer
dem Hochdruck der Pumpe ausgesetzt ist, und bei dem ferner eine an die hintere wirksame Kolbenlläche des Ventilkolbens sich anschließende rückwärtige Kammer der Ventilgehäusebohrung über einen
engen Kanal mit dem Hochdruckbereich an der vorderen wirksamen KoSbenfiädie in Verbindung
steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilgehäusebohrung (32, 132) mit dem Ventilkolben (33,133) im Pumpengehäuse angeordnet ist und
sich dabei die Oberströinöffnung (51, 151) im
Bereich der Einlaßkammer (IfIaJ zum Förderraum befindet und infolge der bis zum äußeren Durchmesser konischen Form des vorderen Endes des
Ventilkolbens im Zusammenwirken mit der Oberströmöffnung eine gewisse Energierückgewinnung
der überströn^nden Flüssigkeit stattfindet, und daß ferner der Verbindungskanal von der Kolbenvorderseite zur Kammer (54, 146) an seiner hinteren
wirksamen Kolbenfläche ab Spirvlnut (69a, 14IaJ1 in
einem Teil der Kolbenumfangsfläche ausgebildet int
2. Überströmregulierventil an einer Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilkolben (133) an seinem durch die Überströmöffnung (151) ragenden Teil eine vordere pilzähnliche Verlängerung (139) aufweist, die hauptsächlich
durch einen entgegengesetzt konischen Teil gebildet ist
3. Oberströmventil an einer Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich ein
Druckentlastungsventil (61') im Ventilkolben (133) befindet
4. Überströmventil an einer Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß im Ventilgehäuse (Gehäuseseitenteil 15) ein mit dem Hochdruckbereich in Verbindung stehender enger Kanal
(160) vorgesehen ist, der zwischen dem vorderen Ende des Ventilkolbens (33,133) und der rückwärtigen Kammer (54,146) im Bereich der Spiralnut (6SIa,
14IaJ von der Ventilgehäusebohrung (32, 132) ;cu
einem Anschlußnippel (17) am Pumpen- und Ventilgehäuse führt
5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein von nur einem in
Radialschlitzen Verdrängerrollen (i2b) führenden Pumpenrotor (12) die Achse der Ventilgehäusebohrung (32,132) mit dem Ventilkolben (33,133) und der
Überströmöffnung (51,151) koaxial zur Rotordrehachse und damit zu einer hohlen Antriebswelle (13)
liegt
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenpumpe mit Überströmregulierventil über das während
des Betriebes mit höherer Pumpendrehzahl ein relativ großer Anteil des Förderstromes von der Druckseite
'< zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt wird, und welches in einer Ventilgehäusebohrung einen entgegen
dem Druck einer Schließfeder verschieblichen, mit einem vorderen konischen Ende durch eine dazu
zentrische Überströmöffnung ragenden Ventilkolben
in aufweist wobei der durch die öffnung ragende mittlere
Teil dem Niederdruck der Pumpe und der radial äußere Teil der wirksamen vorderen Kolbenfläche in einer
hinter dieser Überströmöffnung gelegenen Kammer dem Hochdruck der Pumpe ausgesetzt ist und bei dem
> > ferner eine an die hintere wirksame Kolbenfläche des
Ventilkolbens sich anschließende rückwärtige Kammer der Ventilgehäusebohrung über einen engen Kanal mit
dem Hochdruckbereich an der vorderen wirksamen Kolbenfläche in Verbindung steht
2» Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (siehe die
US-PS 2043 453) ist das OberströmregulierventH in
einem eigenen von der Pumpe getrennten Gehäuse untergebracht Die in einem Wandteil dieses Ventilgehäuses angeordnete Überströmöffnung, durch die das
konische vordere Ende des Ventilkolbens ragt ist vor dem Ventilsitz zur Niederdruckseite hin ebenfalls
konisch, aber zum Ende des Kolbens entgegengesetzt konisch ausgebildet so daß bei öffnung des Überströmventils durch die Zurückziehung des Kolbens ein in
gewisser Beziehung mit einer Venturidüse vergleichbarer Kanal entsteht Durch die konische Form des
vorderen Kolbenendes soll nach der Patentschrift die Energie der Strömung so beeinflußt werden, daß ein
Schütteln bzw. Vibrieren durch die überströmende
*5 Flüssigkeit vermieden wird. Von der Möglichkeit einer
Rückgewinnung der Energie der einfach in einen niederdruckseitigen Vorratsbehälter zurückströmenden
Überströmflüssigkeit ist in der vorgenannten US-PS nicht erwähnt
Beachtenswert ist ferner eirce bekannte Rotationskolbenpumpe mit im gleichen Gehäuse angeordnetem
Überströmregulierventil (siehe die US-PS 28 29 599), dessen Schließkolben eine ebene, von der Pumpendruckseite her unmittelbar beaufschlagte vordere
ίϊ Kolbenfläche aufweist wobei eine rückwärtige Ventilkammer an der hinteren Kolbenfläche über eine
Drosselbohrung und einen engen Kanal mit der Hochdruckkammer an der vorderen Kolbenfläche in
Verbindung steht Wenn der Ventilkolben in die
Öffnungsstellung gedrückt worden ist, strömt die zur
Niederdruckseite übertretende Flüssigkeit senkrecht zum Schließkolben seitlich ab und gelangt in ein mit
Querbohrungen versehenes und sich danach konisch erweiterndes Rohr, das in den Ansaugraum der Pumpe
« ragt Von der Druckseite aberströmende Flüssigkeit soll
dabei nach Art einer Ejektorpumpe Ansaugflüssigkeit mitreißen, womit die Energie der Überströmflüssigkeit
zu einer gewissen Erhöhung des Ansaugdruckes ausgenutzt, also rückgewonnen wsrden kann. Jedoch ist
diese Erhöhung des Ansaugdruckes nur sehr gering, da die in der Öffnungsstelle am Schließkolben und durch
das seitlich« Abströmen auftretenden Überströmverluste nicht mehr zurückgewonnen werden können und
lediglich die nach dem Hindurchströmen durch das
*>r>
konisch erweiterte Rohr noch verbleibende Druck-Energie in kinetische Energie umgesetzt werden kann.
Auch auf eine andere bekannte Rotationskolbenpumpe mit einem im gleichen oder in einem davon
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