DE19541220C1 - Förderpumpe - Google Patents
FörderpumpeInfo
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- DE19541220C1 DE19541220C1 DE1995141220 DE19541220A DE19541220C1 DE 19541220 C1 DE19541220 C1 DE 19541220C1 DE 1995141220 DE1995141220 DE 1995141220 DE 19541220 A DE19541220 A DE 19541220A DE 19541220 C1 DE19541220 C1 DE 19541220C1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe für ein
hydraulisches System, welche bei schwankenden Dreh
zahlen einen Verbraucher mit einem gleichbleibenden
Flüssigkeitsstrom versorgen soll, gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Förderpumpen der hier angesprochenen Art sind be
kannt (DE 10 62 118 AS; DE 18 13 500 OS). Sie wei
sen in dem von der Förderpumpe zum Verbraucher füh
renden Fluidpfad eine Drossel auf, die der Steue
rung des an den Verbraucher abgegebenen Flüssig
keitsstroms dient. Es hat sich herausgestellt, daß
derartige Drosseln die Leistungsaufnahme der För
derpumpe erhöhen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Förder
pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, deren
Leistungsaufnahme reduziert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Förderpumpe vorgeschlagen,
die die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
Sie zeichnet sich dadurch aus, daß eine Festdrossel
in einem Strömungspfad angeordnet ist, der eine
Verbindung zu dem Tank der Förderstrompumpe bildet
und nicht der Versorgung des Verbrauchers dient.
Die Festdrossel ist nämlich in einer sogenannten
Boosterleitung angeordnet und zwar - in Strömungs
richtung gesehen - vor einem Stromregler, der den an
den Verbraucher abgegebenen Flüssigkeitsstrom re
gelt. Die Förderpumpe umfaßt eine in der Fluidver
bindung zwischen Förderpumpe und Verbraucher gele
gene Förderstromdrossel, die einerseits mit dem
Förderdruck der Pumpe und andererseits mit dem zwi
schen der Festdrossel und dem Stromregler abgegrif
fenen Druck beaufschlagt wird. Die Förderstromdros
sel regelt daher den an den Verbraucher abgegebenen
Flüssigkeitsstrom ohne irgendwelche Blenden, die im
Verbindungsweg zwischen Förderpumpe und Verbraucher
liegt. Die Förderpumpe zeichnet sich also dadurch
aus, daß die am Stromregler ohnehin gegebenen Strö
mungsverhältnisse ausgenutzt werden und der hier
gegebene niedrigere Druck über eine Steuerleitung
innerhalb der Förderpumpe an die Förderstromdrossel
geleitet wird. Die Pumpe ist daher sehr einfach und
auch kompakt aufgebaut.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri
gen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze der Förderpumpe;
Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch eine För
derstrompumpe;
Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Ansicht des Ge
häuses einer Förderstrompumpe;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Förder
stromdrossel und
Fig. 5 ein Diagramm, in dem Volumenstrom und
Druck der Förderpumpe über der Drehzahl
dargestellt sind.
Die im folgenden beschriebene Förderpumpe kann all
gemein eingesetzt werden und eine an die hydrauli
schen Gegebenheiten, beispielsweise an den für
einen bestimmten Verbraucher erforderlichen Volu
menstrom anpaßbare Fördereinheit aufweisen. Diese
kann beispielsweise als Rotationskolbenpumpe oder
- wie hier beispielhaft in Fig. 2 dargestellt - als
Flügelzellenpumpe ausgebildet sein.
Fig. 1 zeigt ein Funktionsschema einer Förderpumpe
1 mit einer Fördereinrichtung 3, die auf geeignete
Weise antreibbar ist. Hier ist lediglich ein kurzer
Wellenstummel 5 angedeutet, der beispielsweise mit
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ver
bunden sein kann. Die Fördereinrichtung 3 saugt
über eine geeignete Leitung 7 und einen hier nur
beispielhaft wiedergegebenen Injektor 9 Hydrauliköl
aus einem Tank 11 an. Das Hydrauliköl wird über
eine Leitung 13 und über eine Förderstromdrossel 15
an einen Verbraucher 17 abgegeben, der hier nicht
näher dargestellt ist.
Es zeigt sich, daß zwischen der Fördereinrichtung 3
und dem Verbraucher 17 nur die Förderstromdrossel
15 angeordnet ist. Zwischen dieser und der Förder
einrichtung 3 ist insbesondere keine zusätzliche
Blende vorgesehen, die die Förderstromdrossel 15
mit einem Differenzdruck versorgt. Die Verluste in
nerhalb der Pumpe sind daher auf ein Minimum redu
ziert und damit auch deren Leistungsaufnahme, die
durch das Produkt aus Pumpendruck und Volumenstrom
ableitbar ist.
Die Förderstromdrossel 15 wird einerseits mit dem
von der Fördereinrichtung 3 aufgebauten Druck be
aufschlagt, was hier durch eine gestrichelte Lei
tung 19 angedeutet ist. Der auf dieser Leitung wir
kende erste Druck wirkt auf einen gegen ein als
Schraubenfeder ausgebildetes elastisches Element 21
beweglich angeordneten Kolben. Die Förderstromdros
sel 15 wird andererseits mit einer in Richtung der
Vorspannkraft des elastischen Elementes 21 wirken
den Druckkraft beaufschlagt, die über eine gestri
chelt dargestellte Steuerleitung 23 auf die Förder
stromdrossel 15 beziehungsweise deren Kolben wirkt.
Auf diese Druckkraft wird unten noch näher einge
gangen.
In der hier dargestellten Funktionsstellung der För
derstromdrossel 15 gibt diese eine Verbindung zwi
schen der Fördereinrichtung 3 und dem Verbraucher
17 frei. Sollte der Druck auf der Leitung 19 we
sentlich größer werden als die Gegenkraft des ela
stischen Elementes 21 und der auf die Leitung 23
wirkenden Druckkraft, reduziert die Förderstrom
drossel 15 den Durchfluß von der Fördereinrichtung
3 zum Verbraucher 17. Das Symbol in der Förder
stromdrossel 15 zeigt hier nur zur Verdeutlichung
dieser Funktion eine Unterbrechung der Verbindung
zwischen Fördereinrichtung 3 und Verbraucher 17.
Die Förderpumpe 1 weist einen üblichen Stromregler
25 auf, dessen Funktion bekannt ist. Es soll daher
hier nur eine kurze Erläuterung erfolgen:
Der Stromregler 25 dient dazu, den an den Verbrau
cher abgegebenen Volumenstrom zu regeln. Ab einem
gewissen Volumenstrom spricht der Stromregler 25 an
und verhindert einen weiteren Anstieg, indem eine
Verbindung zwischen der Leitung 13 und dem Tank 11
hergestellt wird, über die das "überschüssige"
Hydrauliköl abfließt. In der hier gezeigten Funkti
onsstellung unterbricht der Stromregler 25 die Ver
bindung zwischen der Leitung 13 und dem Tank 11.
Wird jedoch der Hauptsteuerkolben des Stromreglers
25 über eine gestrichelt dargestellte Steuerleitung
26 gegen die Kraft eines elastischen Elementes 27
durch den auf der Leitung 13 herrschenden Druck
nach rechts verlagert, wird die angesprochene Ver
bindung zwischen der Leitung 13 und dem Tank 11
hergestellt, wobei das Hydrauliköl über eine im
folgenden als Boosterleitung bezeichnete Leitung 29
zum Tank 11 abströmt. Zwischen der Leitung 29 und
der Leitung 13 ist eine Drossel 31 angedeutet, auf
die unten noch näher eingegangen wird. Die Drossel 31
ist einerseits mit der Leitung 13 und anderer
seits mit der zur Förderstromdrossel 15 führenden
Leitung 23 verbunden. Die Leitung 23 setzt in einem
Bereich an, der auf der Leitung 13 abgewandten
Seite der Drossel 31 liegt. Aufgrund der Wirkung
der Drossel 31 stellt sich auf der Leitung 23 ein
geringerer zweiter Druck ein als der Leitung 13, so
daß an der Förderstromdrossel 15 eine Druckdiffe
renz gegeben ist, da diese über die Leitung 19 un
mittelbar mit der Fördereinrichtung 3 und damit mit
dem auf der Leitung 13 gegebenen höheren ersten
Druck verbunden ist. Das elastische Element 27 ist
hier als Schraubenfeder ausgebildet, die in einem
Federraum 32 untergebracht ist, der mit dem an den
Verbraucher abgegebenen Druck A beaufschlagt wird.
Die Förderpumpe 1 weist zusätzlich noch einen soge
nannten Druckpiloten 33 auf, der grundsätzlich be
kannt ist und dazu dient, bei einem vorgebbaren ho
hen Druckwert auf der zum Verbraucher 17 führenden
Leitung eine Verbindung zum Tank 11 zu schaffen, um
einen weiteren Druckanstieg und damit mögliche Be
schädigungen des Verbrauchers, der zum Verbraucher
führenden Leitung und/oder der Förderpumpe zu ver
meiden.
Der in Fig. 2 wiedergegebene Teil-Längsschnitt
durch die Förderpumpe 1 zeigt den Stromregler 25,
der einerseits mit dem von der hier als Flügelzel
lenpumpe ausgebildeten Fördereinrichtung 3 erzeug
ten Druck beaufschlagt wird und andererseits mit
der Vorspannkraft des elastischen Elementes 27. Der
Druckpilot 33 ist in einer anderen Ebene als der
des Schnitts im Bereich des Stromreglers 25 ange
ordnet. Er ist hier jedoch zur Verdeutlichung der
Gegebenheiten angedeutet.
Die Fördereinrichtung 3 weist in einem Rotor 35 ra
dial angeordnete Flügel 37 auf, die an einem Kon
turring 39 anliegen, der einen elliptischen Pumpen
raum umgibt, der mindestens einen Saug- und einen
Druckbereich aufweist. Das von der Fördereinrich
tung 3 geförderte Fluid wird an einen Druckraum 41
abgegeben, der Teil der Bohrung 43 ist, in der der
Steuerkolben 45 des Stromreglers 25 hin- und her
schiebbar gelagert ist. Das von der Fördereinrich
tung 3 geförderte Fluid gelangt vom Druckraum 41
über eine hier nicht näher dargestellte Leitung,
die in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 13 versehen
ist, zum Verbraucher.
In den Druckraum 41 mündet ein in Fig. 1 als Lei
tung 23 bezeichneter Kanal, von dem hier lediglich
die Mündungsöffnung 47 dargestellt ist.
In der hier dargestellten Funktionsstellung liegt
der Steuerkolben 45 an einem Anschlag, hier am Kon
turring 39, an und wird gegen diesen durch die Vor
spannkraft des elastischen Elementes 27 angepreßt
und den auf der Seite des elastischen Elementes
herrschenden Drucks A, der dem Verbraucher zuge
führt wird.
Der Steuerkolben 45 ist so ausgebildet, daß dieser
in der hier dargestellten Funktionsstellung eine in
die Bohrung 43 mündende Öffnung 49 verschließt,
über die eine Verbindung zum Tank beziehungsweise
zur Saugseite der Fördereinrichtung 3 besteht.
Diese Verbindung ist in Fig. 1 mit der Leitung 29
angedeutet.
Die in einem vorderen Gehäuseabschnitt der Förder
pumpe angeordnete Fördereinrichtung 3 liegt an ei
ner Druckplatte 51 an, die im Bereich des Druckrau
mes 41 eine erste Durchbrechung 53 aufweist, durch
die das von der Fördereinrichtung 3 geförderte
Fluid in den Druckraum 41 gelangen kann. Es zeigt
sich, daß die Flügel 37 dichtend an der ihnen zuge
wandten Oberfläche der Druckplatte 51 anliegen und
daß sich der Druckraum 41 auf der den Flügeln 37
abgewandten Seite der Druckplatte 51 anschließt.
Das von der Fördereinrichtung 3 geförderte Fluid
tritt unter hohem Druck und mit hoher Geschwindig
keit durch die Durchbrechung 53 hindurch in den
Druckraum 41 ein. Die Darstellung in Fig. 2 läßt
erkennen, daß die Mündungsöffnung 47 - in Strömungs
richtung gesehen - unmittelbar nach der Druckplatte
51 angeordnet ist, also in einem Bereich, den das
Fluid mit hoher Geschwindigkeit und daher unter ei
nem relativ niedrigen statischen Druck durchströmt.
Das von der Fördereinrichtung 3 angelieferte Fluid
tritt also mit einem ersten Druck durch die Durch
brechung 53. Dieser erste Druck liegt über die Lei
tung 19 an der Förderstromdrossel 15 an. Aufgrund
der oben beschriebenen hydrostatischen Gegebenhei
ten stellt sich im Bereich der hohen Strömungsge
schwindigkeit des Fluids ein niedrigerer zweiter
Druck im Bereich der Mündungsöffnung 47 ein, der
über die in Fig. 1 dargestellte Leitung 23 an die
Förderstromdrossel 15 angelegt wird. Es zeigt sich
also, daß die Durchbrechung 53, die ohnehin in je
der Förderpumpe gegeben und unvermeidbar ist, als
Drossel wirkt, die in Fig. 1 als Drossel 31 be
zeichnet wurde.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Gehäuses 55 der För
derpumpe 1 und zwar eine Draufsicht auf die Fläche,
auf der die Druckplatte 51 aufliegt.
Aus der Darstellung sind senkrecht zur Bildebene
verlaufende Öffnungen für den Stromregler 25 und
den Druckpiloten 33, ein erster Anschluß 57 für
einen Verbraucher sowie ein zweiter Anschluß 59 für
eine zum Tank führende Leitung ersichtlich. Leitun
gen 61 und 63 verbinden den Anschlag 57 mit dem an
hand der Erläuterungen zu Fig. 2 erwähnten Feder
raum 32. Es ist hier angedeutet, daß der Druckpilot
33 einerseits mit der zum Verbraucher führenden
Leitung 63 und andererseits mittels einer Leitung
65 mit einem Saugbereich 67 in Verbindung steht,
aus dem die Fördereinrichtung 3 Fluid ansaugen
kann. Wenn der Druckpilot 33 anspricht, wird Öl an
die Leitung 65 abgegeben. In den Saugbereich 67
mündet ebenfalls eine vom Tank kommende Leitung 69.
Die Einlaßbereiche 71 der hier als Flügelzellen
pumpe ausgebildeten Fördereinrichtung 3 sind eben
falls angedeutet. Sie sind mit dem Saugbereich 67
verbunden. Von dem Stromregler 25 führen Kanäle 73
am Saugbereich 67 vorbei zu den Einlaßbereichen 71,
wobei der in Fig. 1 angesprochene Injektor 9 aus
gebildet wird. Die Kanäle 73 entsprechen der als
Boosterleitung bezeichneten, in Fig. 1 gezeigten
Leitung 29.
Vom Stromregler 25 führt ein hier kreisbogenförmig
ausgebildeter Kanal 74 zu einer Bohrung 75, in der
die Förderstromdrossel 15 untergebracht werden
kann. Die Bohrung 75 ist über eine Leitung 77 mit
dem ersten Anschluß 57 und damit mit der Förder
seite der Fördereinrichtung 3 verbunden. Eine Lei
tung 79 stellt eine Verbindung zwischen dem Kanal
74, der der in Fig. 1 dargestellten Leitung 23
entspricht, und der Bohrung 75 beziehungsweise der
Förderstromdrossel 15 her. In die Bohrung 75 münden
also Leitungen, die einerseits mit dem an den Ver
braucher abgegebenen Druck A beaufschlagt werden
und andererseits mit dem an der Mündungsöffnung 47
der Leitung 23 gegebenen Druck.
Die hier nicht dargestellte Druckplatte 51, die auf
dem Gehäuse 55 dichtend aufliegt, weist eine be
reits oben angesprochene erste Durchbrechung 53
auf, die im Bereich des Stromreglers 25 vorgesehen
ist. Die Durchbrechung 53 ist hier durch eine Linie
81 angedeutet, die eine Außenkontur der Druckplatte
51 wiedergeben soll. Die Druckplatte 51 weist eine
weitere Durchbrechung 83 auf, die beispielsweise
kreisrund ist und im Bereich der Mündung der Boh
rung 75 angeordnet ist.
Die Durchbrechung 83 ist so angeordnet, daß sie
- ebenso wie die Durchbrechung 53 - im Auslaßbereich
der Fördereinrichtung 3 angeordnet ist und mit dem
von der Förderpumpe 1 geförderten Fluid und einem
Druck C beaufschlagt wird.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine Förder
stromdrossel 15, die in die anhand von Fig. 3 er
läuterte Bohrung 75 eingebracht ist. Die Schnitt
darstellung läßt auch die Druckplatte 51 sowie die
Durchbrechung 83 deutlich erkennen.
Die Förderstromdrossel 15 weist eine in die Bohrung
75 eingesetzte Hülse 85 auf, die eine sich in Rich
tung der Durchbrechung 83 öffnende Eingangsöffnung
87 umfaßt. An ihrem der Eingangsöffnung 87 gegen
überliegenden Ende ist die Hülse 85 mit einer Ab
schlußwand 89 versehen, die einen Durchlaß 91
zeigt. Der Durchlaß steht in Fluidverbindung mit
der Leitung 79, von der hier lediglich die Öffnung
ersichtlich ist und die zur Leitung 23 führt.
Die Hülse 85 ist außerdem mit senkrecht zu ihrer
Mittelachse 92 verlaufenden Öffnungen 93 versehen,
die in einen zwischen Hülse und Innenwand der Boh
rung 75 liegenden Ringraum 95 münden. Dieser steht
über die anhand von Fig. 3 erläuterte Leitung 77
mit dem ersten Auslaß 57 in Verbindung und damit
mit einem Verbraucher, der an die Förderpumpe 1 an
geschlossen ist.
Im Inneren der Hülse 85 ist eine Blende 97 mit ei
ner Blendenöffnung 99 vorgesehen. In dem Innenraum
der Hülse 85 befindet sich ein Steuerkolben 101,
der kürzer ist als der zwischen der Blende 97 und
der Abschlußwand 89 verbleibende Freiraum. Der der
Blende 97 zugewandte Abschnitt des Steuerkolbens
101 ist als Hohlraum 103 ausgebildet. Die Wandung
des Hohlraumes 103 weist einen Außendurchmesser
auf, der dem Innendurchmesser des Innenraumes 105
der Hülse 85 entspricht. Der Steuerkolben 101 ist
außerdem mit einer umlaufenden Ringnut 107 verse
hen, deren eine seitliche Begrenzungswand mit min
destens einer Öffnung 108 versehen ist, die den von
der Ringnut 107 freigegebenen Raum mit dem Hohlraum
103 verbinden. Auf seiner dem Hohlraum 103 abge
wandten Seite wird der Steuerkolben 101 mit der
Kraft eines elastischen Elementes, das hier als
Schraubenfeder 109 ausgebildet ist, beaufschlagt.
Die Vorspannkraft der Schraubenfeder 109 bewirkt,
daß der Steuerkolben 101 in seiner hier dargestell
ten Ausgangslage mit seiner rechten Stirnseite 111
an der Blende 97 anliegt. In dieser Stellung steht
die Ringnut 107 über die Öffnungen 93 in Fluidver
bindung mit dem Ringraum 95, der seinerseits mit
der Leitung 77 verbunden ist. Oben wurde festge
stellt, daß die Durchbrechung 83 mit dem Druckaus
laß der Fördereinrichtung 3 in Verbindung steht.
Damit kann das von der Fördereinrichtung 3 geför
derte Fluid durch die Durchbrechung 83 und durch
die Blendenöffnung 99 in den Hohlraum 103 gelangen.
Der Steuerkolben 101 wird damit mit einer nach
links entgegen der Vorspannkraft der Schraubenfeder
109 wirkenden Druckkraft beaufschlagt, die durch
die Bodenfläche des Hohlraumes 103 bestimmt wird,
in der sich die Öffnungen 108 zur Ringnut 107 be
finden.
Steigt der von der Fördereinrichtung 3 aufgebaute
Druck im Bereich der Blendenöffnung 99, wird der
Steuerkolben 101 schließlich gegen die Kraft der
Schraubenfeder 109 und gegen die auf die Ab
schlußwand 89 über Leitung 79 wirkende Druckkraft
nach links bewegt. Dadurch schiebt sich die in
Fig. 4 rechte Flanke der Ringnut 107, die hier als
Steuerkante wirkt, über die Öffnung 93 und drosselt
dadurch den Fluidstrom, der über die Durchbrechung
83, die Blendenöffnung 99, den Hohlraum 103, die
Öffnungen 108, den Ringraum 107 und über die Öff
nungen 93 in den Ringraum 95 gelangt und von dort
über die Leitung 77 zum Verbraucher.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Steuerkolben
101 nicht nur von dem von der Fördereinrichtung 3
aufgebauten Druck C beaufschlagt wird, sondern auch
von dem unmittelbar hinter der Druckplatte 51 im
Bereich der Durchbrechung 53 herrschenden Druck B,
der über die Mündungsöffnung 47 abgegriffen wird,
der der Förderstromdrossel 15 über die Leitung 23
und über die Leitung 79 zugeführt wird, und der von
links auf die Abschlußwand 89 wirkt. Der im Bereich
der Mündungsöffnung 47 herrschende Druck wirkt sich
damit letztlich durch die Öffnung 91 auf die linke
Seite des Steuerkolbens 101 aus, so daß dort eine
Kraft aufgebaut wird, die mit der Vorspannungskraft
der Schraubenfeder 109 gleichgerichtet ist. Ein
Gleichgewichtszustand ist erreicht, wenn die auf
die linke Seite des Steuerkolbens 101 wirkenden
Druckkräfte, also die auf der Kraft der Schrauben
feder 109 und auf dem Druck B beruhenden Kräfte,
gleich groß sind wie die in den Hohlraum 103 einge
leiteten Druckkräfte.
Die Förderstromdrossel 15, die auch als Staudruck
drossel bezeichnet werden kann, wird also mit dem
Differenzdruck beaufschlagt, der zwischen dem er
sten Druck C auf der Förderseite der Fördereinrich
tung 3 gegeben ist und der andererseits im Bereich
der Stirnseite des Stromreglers 25 über die Mün
dungsöffnung 47 abgegriffen und über die Steuerlei
tung 29 und die Leitung 79 auf die linke Seite des
Steuerkolbens 1 einwirkt (zweiter Druck B).
Die Förderstromdrossel 15 ist so ausgelegt, daß
auch bei einem sehr hohen, über die Blendenöffnung
99 auf den Steuerkolben 101 wirkenden Druck dieser
an einen Anschlag fährt und den Durchlaß zwischen
der Blendenöffnung 99 und dem Kanal 77 nicht weiter
vermindert. Dies kann dadurch sichergestellt wer
den, daß die Öffnungen 93 so angeordnet sind, daß
sie auch bei der erwähnten Anschlaglage des Steuer
kolbens 101 nicht vollständig abgeschlossen sind.
Es ist auch möglich, zusätzliche Öffnungen in der
Hülse 85 so anzuordnen, daß diese, bei einer Verla
gerung des Steuerkolbens 101 ganz nach links in
seine Anschlaglage, nicht abgeschlossen werden.
Die Vorspannkraft der Schraubenfeder 109 ist so ge
wählt, daß der Steuerkolben 101 erst dann an
spricht, wenn der Steuerkolben 45 des Stromreglers
25 bereits angesprochen hat, wenn also der Steuer
kolben 45 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Aus
gangslage gegen die Vorspannungskraft des elasti
schen Elements 27 nach links bewegt und die
Boosterleitung freigegeben wurde.
Die Funktion der anhand der Fig. 1 bis 4 erläu
terten Förderpumpe 1 soll anhand des in Fig. 5
wiedergegebenen Diagramms näher erläutert werden.
In diesem Diagramm sind über der Drehzahl n der
Förderpumpe 1 beziehungsweise deren Fördereinrich
tung 3 der Volumenstrom Q und der Druck p einge
zeichnet. Durch eine durchgezogene Linie ist der
Volumenstrom gekennzeichnet, mit einer gestrichel
ten Linie der mit A gekennzeichnete Druck, der am
ersten Auslaß 57 herrscht und der an den Verbrau
cher 17 weitergeleitet wird, mit einer strichpunk
tierten Linie der mit B gekennzeichnete Druck, der
an der Mündungsöffnung 47 abgegriffen und über die
Leitung 23 und die Leitung 79 an das linke Ende des
Steuerkolbens 101 weitergeleitet wird, und mit ei
ner Doppelpunkt-Strich-Linie der mit C gekennzeich
nete Druck, der auf der Druckseite der Förderein
richtung 3 herrscht und der beispielsweise an den
Durchbrechungen 53 und 83 anliegt. Die Buchstaben
A, B und C finden sich auch in den Fig. 1, 2, 3
und 4 wieder, um die Zusammenhänge der Druckver
hältnisse deutlich werden zu lassen.
Im Betrieb der Förderpumpe 1 ergibt sich also auf
der Auslaß- beziehungsweise Druckseite der Förder
einrichtung 3 ein Druckverlauf, der in Fig. 5 mit
c gekennzeichnet ist. Der im Druckraum 41 gegebene
Druckverlauf ist mit B gekennzeichnet. Dieser
Druckverlauf stellt sich auch in der Leitung 23 und
in der Leitung 79 ein, außerdem im Innenraum 105
und damit auf der linken Seite des Steuerkolbens
101.
Der mit A gekennzeichnete Druckverlauf ergibt sich
am ersten Auslaß 57 der Förderpumpe 1, er stellt
sich also auch beim Verbraucher 17 ein.
Der Verlauf der verschiedenen Druckwerte ist,
ebenso wie der Volumenstrom Q, abhängig von der
Drehzahl, mit der die Förderpumpe 1 angetrieben
wird.
Gemäß Fig. 5 steigt der am Ausgang der Förderein
richtung 3 gegebene Druck C linear mit der Drehzahl
an. Die Druckwerte im Druckraum 41, also der Druck
B, steigen identisch an. Die Druckwerte C und B
sind also gleich. Bei einer bestimmten, hier mit N1
gekennzeichneten Drehzahl ist der Druck im Druck
raum 41 soweit angestiegen, daß der Kolben 45 aus
seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage gegen
die Vorspannkraft des elastischen Elements 27 nach
links verlagert wird. Der Kolben 45 öffnet damit
eine Verbindung zur Leitung 29 beziehungsweise zum
Kanal 73, so daß das von der Fördereinrichtung 3
geförderte Fluid beziehungsweise Hydrauliköl zu den
Einlaßbereichen 71 der Fördereinrichtung 3 gelangt.
Der Druck wächst damit nicht mehr so rasch wie in
dem Drehzahlbereich n N1. Dadurch, daß der Kolben
45 das Fluid zum Kanal 73 beziehungsweise zur Lei
tung 29 abströmen läßt, ergibt sich eine hohe Strö
mungsgeschwindigkeit, so daß aufgrund der Änderung
der statischen und dynamischen Druckverhältnisse
der Strömung sich ein zweiter Druckwert B ergibt,
der kleiner ist als der Druckwert C am Ausgang der
Fördereinrichtung 3. Der zweite Druck B wird, wie
erläutert, ebenso wie der Druckwert C an die För
derstromdrossel 15 gelegt, so daß diese mit einem
Differenzdruck beaufschlagt wird, ohne daß es ir
gendwelcher zusätzlichen Drosseleinrichtungen be
dürfte, wie diese beim Stand der Technik immer vor
gesehen sind. Durch die sich ergebende Druckdiffe
renz Δp₂ spricht schließlich die auch als Stau
druckdrossel bezeichnete Förderstromdrossel 15 an.
Das heißt, der Steuerkolben 101 bewegt sich aus der
in Fig. 4 dargestellten Lage nach links und ver
kleinert den freien Querschnitt der Öffnungen 93,
durch die das von der Fördereinrichtung 3 angelie
ferte Fluid über den Kanal 77 zum Verbraucher
strömt. Die Druckdifferenz Δp₂ zwischen dem ersten
Druckwert C und dem zweiten Druckwert B nimmt bei
wachsender Drehzahl der Förderpumpe 1 immer weiter
zu, so daß der Steuerkolben 101 entgegen der Kraft
der Schraubenfeder 109 und der durch den Druck B im
Innenraum 105 aufgebauten Druckkraft nach links an
einen Anschlag bewegt wird. Dadurch wird eine wei
tere Querschnittsverminderung für den Durchfluß des
geförderten Fluids vermieden.
Es zeigt sich aus Fig. 5, daß der Volumenstrom Q
aufgrund der hier beschriebenen Funktionsweise des
Stromreglers 25 und der Förderstromdrossel 15 bei
zunehmender Drehzahl n der Förderpumpe 1 bis zum
Erreichen der Drehzahl N1 linear anwächst. Die
Druckdifferenz Δp₁ zwischen dem Druck A und den
Druckwerten B und C nimmt bis zum Erreichen der
Drehzahl N1 immer weiter zu, bis der Stromregler 25
anspricht und den an den Verbraucher abgegebenen
Volumenstrom abregelt. Es wird also durch die Ab
gabe des geförderten Fluids an den Kanal 73 eine
Aufladung der Einlaßbereiche 71 bewirkt und keine
weitere Steigerung des an den Verbraucher abgegebe
nen Volumenstroms Q. Der Volumenstrom Q steigt da
her im Drehzahlbereich N1 n N2 nur noch sehr
wenig an. Wenn nach Erreichen der Druckdifferenz
Δp₂ an der Förderstromdrossel 15 diese anspricht,
wird der an den Verbraucher abgegebene Volumenstrom
Q mit steigender Drehzahl abgeregelt. Es ergibt
sich für den Bereich N2 n N3 ein linearer Ab
fall des Volumenstroms, bis der Steuerkolben 101 an
seinem linken Anschlag anliegt und keine weitere
Abregelung mehr möglich ist. Es stellt sich dann,
auch bei wachsender Drehzahl ein konstanter Volu
menstrom Q ein.
In der Betriebsphase, in der das Stromregelventil
25 noch nicht angesprochen hat, wird das von der
Fördereinrichtung 1 angelieferte Fluid im wesentli
chen ausschließlich über die Durchbrechung 93 und
über die Förderstromdrossel 15 an den Verbraucher
geliefert. Erst wenn der Stromregler 25 anspricht,
kann das Hydrauliköl über die Durchbrechung 53 zum
Verbraucher 17 gelangen. Dadurch baut sich auch der
Differenzdruck Δp₂ auf, wobei der zweite niedri
gere Wert B über die Steuerleitung 29 und die Lei
tung 79 auf die linke Seite des Steuerkolbens 101
weitergeleitet wird. Nach dem Ansprechen des Steu
erkolbens 25 wird das von der Fördereinrichtung 3
abgegebene Fluid zum einen durch die Durchbrechung
53 und andererseits durch die Durchbrechung 83 an
den Verbraucher weitergeleitet. Die Staudruckrege
lung der Förderpumpe 1 erfolgt also über den Teil
strom des geförderten Fluids, der über die Durch
brechung 83 und über die Förderstromdrossel 15 ver
läuft.
Bei herkömmlichen Pumpen ist die Bohrung 75 eben
falls vorgesehen. Aus ihr entspringt die Leitung
77, die zum Verbraucher führt. Die Druckplatte ei
ner herkömmlichen Pumpe verschließt die Eingangs
öffnung 87 der Bohrung 75 nicht vollständig. Auch
hier ist eine Meßblende vorgesehen, deren Durchmes
ser wesentlich kleiner ist als der der Durchbre
chung 83. Die Meßblende reduziert zwar den Volumen
strom, dieser steigt jedoch mit wachsender Drehzahl
an. Es ergibt sich also eine konstante Stromrege
lung.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt der hier be
schriebenen Erfindung ist, daß die Förderstromdros
sel 15, die anhand von Fig. 4 erläutert wurde,
eine Staudruck abhängige Regelung des Hydrauliköls
ermöglicht. Sie kann nachträglich in die ohnehin
vorhandene Bohrung 75 eingebracht werden. Es bedarf
lediglich der Herstellung der Leitung 79, was, wie
aus Fig. 3 ersichtlich, durch einen schlichten
Bohrvorgang möglich ist, da der erste Anschluß 57
einen relativ großen Durchmesser aufweist, so daß
durch die Anschlußöffnung hindurch eine Bohrung in
das Gehäuse 55 der Förderpumpe 1 eingebracht werden
kann, die schließlich den Kanal 74 schneidet. Der
Kanal 74, der die Leitung 23 realisiert, kann in
das Gehäuse 55 der Förderpumpe 1 oder aber in die
dem Gehäuse zugewandte Oberfläche der Druckplatte
51 eingebracht werden, um die Staudruckregelung mit
Hilfe der hier beschriebenen Förderstromdrossel 15
nachträglich in eine bestehende Pumpe einzubringen.
Vorzugsweise wird jedoch der Kanal 74 in das Ge
häuse eingegossen, während die Leitungen 77 und 79
durch einen Bohrvorgang eingebracht werden.
Insgesamt wird deutlich, daß die hier beschriebene
Förderpumpe 1 eine geringere Leistungsaufnahme auf
weist, da nur eine, und zwar schon eine vorhandene
Drosselstelle, zur Pumpendruck- und zur Förder
stromregelungserhöhung beiträgt. Die Drosselstelle
ergibt sich im Bereich der Durchbrechung 53, durch
die das Fluid mit hoher Geschwindigkeit hindurch
tritt, so daß sich der erste Druckwert C, der von
der Fördereinrichtung 3 zur Verfügung gestellt
wird, aufgrund hydraulischer Gegebenheiten, nämlich
durch den kleineren Strömungsquerschnitt nach der
Durchbrechung, auf den zweiten Druckwert B unmit
telbar nach der Durchbrechung 53 erniedrigt. Die
Mündungsöffnung 47 ist so angeordnet, daß sie den
zweiten Druckwert B erfaßt. Auf diese Weise kann
die Förderstromdrossel 15 mit dem Differenzdruck
Δp₂ beaufschlagt werden, um die Staudruckregelung
zu verwirklichen. Die Druckdifferenz über dem Steu
erkolben 101 der Förderstromdrossel 15 wird durch
den geschwindigkeitsabhängigen Anteil des Druckwer
tes B, der sich unmittelbar hinter der Durchbre
chung 53 einstellt, über die Steuerleitung 29 an
die Förderstromdrossel 15 weitergeleitet.
Claims (5)
1. Förderpumpe für ein hydraulisches System, welche
bei schwankenden Drehzahlen einen Verbraucher mit
einem gleichbleibenden Flüssigkeitsstrom versorgen
soll, mit einer durch eine erste vom Förderdruck
der Pumpe (Druck C) und einem niedrigeren Druck ge
bildeten Druckdifferenz steuerbare Förderstromdros
sel in der Förderleitung und mit einem Stromregler,
welcher in einer Boosterleitung zwischen der Druck
seite der Pumpe (Druck C) und deren Saugseite ange
ordnet ist und überschüssige Hydraulikflüssigkeit
in Abhängigkeit von dem an den Verbraucher abgege
benen Flüssigkeitsstrom abregelt, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Boosterleitung (29) - in Strö
mungsrichtung gesehen - vor dem Stromregler (25)
eine Festdrossel (31) angeordnet ist, und daß der
niedrigere Druck zum Ansteuern der Förderstromdros
sel (15) zwischen der Festdrossel (31) und dem
Stromregler (25) abgegriffen wird.
2. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit steigendem Förderdruck zunächst
die Steuerung des Stromreglers (25) und dann die
Steuerung der Förderstromdrossel (15) anspricht.
3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Förderstromdrossel (15) einen
einen Teilstrom von der Fördereinrichtung (3) zum
Verbraucher (17) beeinflussenden Steuerkolben (101)
aufweist.
4. Förderpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Steuerkolben (101) in einer Boh
rung (75) gegen die Kraft eines elastischen Ele
ments (Schraubenfeder (109)) beweglich geführt ist,
deren Stirnseite mit dem von der Fördereinrichtung
(3) gelieferten Medium beaufschlagt wird, und die
über im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse (92)
der Bohrung (75) verlaufende radiale Öffnungen
(93), mit dem Verbraucher (17) in Strömungsverbin
dung steht.
5. Förderpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das mit dem Steuerkolben (101) zusam
menwirkende elastische Element als Schraubenfeder
(109) ausgebildet ist, die eine Vorspannkraft auf
den Steuerkolben (101) ausübt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995141220 DE19541220C1 (de) | 1995-11-04 | 1995-11-04 | Förderpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995141220 DE19541220C1 (de) | 1995-11-04 | 1995-11-04 | Förderpumpe |
Publications (1)
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DE19541220C1 true DE19541220C1 (de) | 1997-03-13 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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DE (1) | DE19541220C1 (de) |
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