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Gegenstand: Drehkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenpumpe
mit in Schlitzen eines zylindrischen Rotors radial beweglichen Arbeitsschiebern
und mindestens einem im Querschnitt etwa sichelförmigen Förderraum sowie mindestens
einem sichelförmigen, versetzt zu dem Förderraum angeordneten Ansaugraum zwischen
dem Rotorumfang und der Innenwand einer Hubscheibe, an welcher die Außcnseiten der
Arbeitsschieber entlang gleiten, wobei der Rotor sowie die Förder- und Ansaugräume
stirnseitig mindestens teilweise von Stirnwänden abgedeckt werden, von denen wenigstens
eine im Bereich der Unterseiten der Schlitze jeweils mit den Förder- und Ansaugräumen
zugeordneten bogenförmigen Steuernuten versehen ist, wobei die den Förderräumen
zugeordneten Steuernuten mit der Hochdruckseite der Drehkolbenpumpe in Verbindung
stehen, während die den Ansaugräumen zugeordneten Steuernuten insbesondere unter
Zwischenschaltung druckvermindernder kittel mit der Hochdruckseite verbunden sind.
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Es ist bekannt, daß sich bei derartigen Drehkolbenpumpen die Arbeitsschieber
in der Anlaufphase allein durch Fliehkraft an die Innenwand der Hubscheibe anlegen.
Da die Fliehkraft aber alleine nicht ausreicht, die Arbeitsschieber im Bereich der
Förderräume gegen den auf ihre Außenseiten wirkenden Hochdruck in Kontakt mit der
Hubscheibe zu halten und so eine kontinuierliche Förderung zu gewährleisten, war
man gezwungen, eine zusätzliche Kraft an die Unterseite der Arbeitsschieber aufzubringen.
Man hat diese Kraft dadurch erzielt, daß man die Hochdruckseite der Drehkolbenpumpe
anzapfte und die Unterseiten der Arbeitsschieber über Steuernuten mit Druck
beaufschlagte
. Zum Zwecke der Verschleißminderung und zur Wirkungsgradverbesserung nat man der
Ansaugseite Steuernuten zugeordnet, die von jenen der Hochdruckseite getrennt sind
und die von der liochdruckseite über ein Druckreduzierventil oder ein Druckverhältnisventil
mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagt werden.
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Die Steuernuten der Förderräume dagegen hat man direkt mit der Ilochdruckseite
verbunden und damit einen relativ hohen Druck unter den Arbeistschiebern erreicht.
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Beim praktischen getrieb hat sich nun gezeigt, daß selbst dieser hohe
Druck nicht unter allen Betriebsbedingungen ausreicht, die Arbeitsschieber in der
gewünschten Weise anzudrücken. Die Erklärung liegt darin,daß der in den Förderräumen
herrschende Druck bereits innerhalb der Pumpe zur Uberwindung von Strömungswiderständen
abgebaut wird.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für einen ausreichend hohen Druck
auf den Unterseiten der Arbeitsschieber zu sorgen. Dieser Druck soll zudem ohne
äußere Druckquelle und ohne konstruktiven Aufwand unter Beibehaltung aller wesentlichen
Maße der Drehkolbenpumpe erreicht werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfinpungsgemä0 dadurch, daß in
den Verbindungen zwischen'-Hochdruckseite und den Förderräumen zugeordneten Steuernuten
eine Drosselstelle vorgesehen ist, deren Größe so bemessen ist, daß der beim Durchströmen
der Drosselstelle von dem infolge der Einwärtsbewegung der Arbeitsschieber geförderten
Druckmittelvolumen hervorgerufene Staudruck vermehrt um den auf der Hochdruck seite
herrschenden Hochdruck etwa gleich oder insbesondere größer ist als der auf der
Oberseite der Arbeitsschieber herrschende Druck.
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In weiterer Ausführung der Erfindung kann man die Steuernuten mehrerer
Förderräume mit einander verbinden, wodurch nur eine Verbindung mit einer Drosselstelle
zur Hochdruckseite notwendig wird.
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Bei der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß sich im Bereich der
Förderräume die Arbeitsschieber immer einwärts bewegen und so mit ihren Unterseiten
als Pumpen wirken. Diese Pumpwirkung der einzelnen Arbeitsschieber ergibt aus der
Summe der Linzelförderströme einen Gesamtförderstrom, der zum Erzeugen eines Staudruckes
ausreicht. Es ist zwar nicht ausgeschlossen, daß sich aufgrund bestimmter iiubfunktionen
an der Hubscheibe ein pulsierender Förderstrom ergibt, jedoch stört diese Erscheinung
solange nicht, wie auch der minimale Förderstrom noch einen ausreichenden Staudruck
erzeugt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, daß
die Höhe des Staudruckes im wesentlichen vom Druck auf der Liochdruckseite unabhängig
ist, so daß auch die zusätzlich auf die Unterseiten der Arbeitsschieber wirkende
Kraft unabhängig vom jeweiligen 1hochdruck im wesentlichen konstant ist. Die Fördercharakteristik
der Drehkolbenpumpe an sich wird nicht geändert, da das förderraumseitig von den
Unterseiten der Arbeitsschieber verdrängte Druckmittel saugraumseitig wieder zur
Auswärtsbewegung der ArDeitsscnieber in gleicher Menge unter diese gedrückt werden
muß.
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Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung näher beschrieben.
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Figur 1 zeigt eine doppeltwirkende Drehkolbenpunipe il.
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Schnitt.
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Figur 2 stellt einen Schnitt senkrecnt zur Welle gemäß der Linie A
- A von Figur 1 vergrößert dar.
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Figur 3 zeigt eine andere Ausfuehrung einer Stirnwand.
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Eine doppelt wirkende Drehkolbenpumpe 1 besitzt ein GehAuse 2, welches
von zwei koaxialen Bohrungen 3 und 4 unterschiedlichen Durchmessers durchdrungen
wird, Die Bohrung 3 kleineren Durchmessers dient zur Aufnahme von
Dichtungen
5 und 6 sowie Kugellagern 7 und 8, die zur Lagerung einer Welle 9 dienen. Die Welle
9 ragt etwas in die Bohrung 4 hinein und ist in diesem Bereich mit einer Kerbverzahnung
10 versehen. In die Bohrung 4 bzw.
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auf die Welle 9 wird ein sogenanntes "cartridge" geschoben, welches
aus zwei Stirnwänden 11 und 12 besteht, zwischen denen eine Iiubscheibe 13 angeordnet
istS in deren Innern sich ein Rotor 14 befindet, der über die Kerbverzahnung lo
mit der Welle 9 verbunden ist Der Rotor 14 besitzt eine etwas geringere axiale Ausdehnung
als die Hubscheibe 13 und ist mit einer Anzahl achsparalleler, von seinem Umfang
nach innen weisender Schlit ze 15 versehen, in denen Arbeitsschieber 16 ausW und
einwärts gleiten können, Die Unterseite des Schlitze ist mit 17 bezeichnet. Durch
nicht gezeichnete Schrauben werden die Stirnwände 11 und 12 sowie die Hubscheibe
13 zusammengehalten, Das Cartridge 11, 12, 13, 14, 16 wird einerseits vom Absatz
18 zwischen den Bohrungen 3 und 4 und andererscits von einem die Bohrung 4 verschließenden
Deckel 19 ei einer geringen axialen Beweglichkeit genalten, Im bereich der Stirnwand
11 ist die Bohrung 4 von einem Ringraum 2o umgeben, in den ein Saugansciiluß 21
mündet, Im Bereich der Stirnwand 12 befindet sich ein weiterer Ringraum 22, der
mit einem Druck anscnluß 23 verbunden ist. Die Ringräume 20 und 22-sind durch einen
Steg 24 und eine zwischen Hubscheibe 13 und Steg 24 angeorunete Dichtung 25 getrennt.
Die Zufuhr von Druckmittel aus uem Ringraum 20 zu den Ansaugräumen 26 und 26' erfolgt
über Aussparungen 27, 27' in der Stirnwand 11, deren Lage in Figur 2 andeutungsweise
dargestellt ist, Die Abfuhr von Druckmittel aus den Förderräumen 28, 23' erfolgt
über Aussparungen 29, 2D' in der Stirnwand 12.
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lin Bereich der Unterseiten 17 der Schlitze15 ist die Stirnwand 12
mit konzentrischen zur Welle 9 angeordneten Steuernuten 30, 30' und 31, 31' versehen,
wobei die Steuernuten 3o, 3o' den Pörderrdumen 28, 28' zugeordnet sind, während
die
Steuernuten 31, 31' den Ansaugräumen 26, 26' zugeordnet sind. Die Stirnwand 12 weist
Bohrungen 32 auf, welche die Steuernuten 30, 30' mit dem im folgenden als Hochdruckseite
bezeichneten System 29, 29', 22, 23, 4 verbinden und in die Drosselstellen 33 eingebaut
sind.
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Die Steuernuten 31, 31' sind mit der Hochdruckseite über ein nicht
näher dargestelltes Druckverhältnisventil verbunden, das beispielsweise in der Stirnwand
12 untergebracht sein kann und das den Hochdruck etwa im Verhältnis 1: 2,5 erniedrigt.
Die Hubscheibe 13 besitzt eine Hubkurve, die im wesentlichen aus zwei sich gegenüberliegenden
Kreisbogenstücken kleineren Durchmessers und zwei symmetrisch versetzt dazu angeordneten
Kreisbogenstücken größeren Durchmessers besteht. Ubergänge verbinden die Kreisbogenstücke,
wobei als Ubergangskurven z.B. eine geneigte Sinuslinie oder eine Kurve konstanter
Beschleunigung in Betracht kommen. Im Bereich der Ansaugräume 26, 26' bewegen sich
die Außenseiten der Arbeitsschieber 16 entlang der Hubscheibe 13 von einem geringeren
Radius zu einem größeren und vergrößern dadurch das jeweils zwischen æwei Arbeitsschiebern
16 eingeschlossene Kammervolumen. Im Bereich der Förderräume 28, 28' erfolgt der
umgekehrte Vorgang, da die Arbeitsschieber 16 sich von einem größeren zu einem kleineren
Radius hinbewegen, d.h., einen Einwärtshub ausführen.
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Entsprechend der Größe dieses hubes verdrängen sie Druckmittel mit
ihren Unterseiten 17 über die Drosselstellen 33 auf die Hochdruckseite 29, 29',
22, 23, 4 und erzeugen dabei einen Staudruck, der zum Druck auf der Hochdruckseite
addiert zum Andrücken der Arbeitsschieber ausreicht.
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In Figur 3 wird eine andere Ausführung einer Stirnwand gezeigt, die
mit 12' bezeichnet ist. In der Stirnwand 12' sind die Steuernuten 3c und 30' durch
einen Kanal 34 verbunde. Die Verbindung zwischen Kanal 34 und Hochdruckseite
29,
2D', 22, 23, 4 wird über eine Drosselstelle 35 hergestellt.
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Unter der Voraussetzung einer konstanten Pumpendrehzahl läßt sich
die Höhe des Staudruckes durch Veränderung der Drosselparameter variieren. Verkleinerung
des Durchmessers und Vergrößerung der Drossellänge bewirken z.B. eine Erhöhung des
Staudruckes. Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt
Sie ist überall dort anwendbar, wo Arbeitsschieber beidseitig mit Druckmittel beaufschlagt
sind. Dabei spielt es keine Rolle, ob eine Pumpe einfach oder mehrfach fördert.
Wichtig ist nur, daß die förderraumseitigen Steuernuten von den saugraumseitigen
getrennt sina, wobei die saugraumseitigen natürlich auch mit Hochdruck beaufschlagt
werden können, falls nicht Gründe des Wirkungsgrades oder des Verschleißes dagegen
sprechen.