DE2017036A1

DE2017036A1 - Schaufelpumpe mit veränderlichem Hubvolumen

Info

Publication number: DE2017036A1
Application number: DE19702017036
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M Antrag
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault, Billancourt, Automobiles Peugeot, Paris, (Frankreich)
Priority date: 1969-04-09
Filing date: 1970-04-09
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1299456A; FR2040688A5; US3642388A; JPS5030848B1

Description

8/10, Avenue Emile BILLA

DES USINES BENAULT Zola,
S

BILLANCOUBiP (Eeuts de Seine) / Frankreich and

AUTOMOBILES PEUGEOT
75, Avenue de la Grande Armee,
PAHIS / Frankreich

Patentanmeldung

ßchaufelpumpe mit veränderlichem Hubvolumen

Me Erfindung betrifft im allgemeinen eine Schaufelpumpe mit veränderlichem Hubvolumen, die zum Pumpen kompressibler Flüssigkeiten bestimmt ist und im besonderen eine bei niedrigem oder mittlerem Druck (einige Atmosphären bis ungeführ 100 Atmosphären) arbeitende Pumpe für die Speisung des Kreislaufes von drucköTbetriebenen Werkzeugmaschinen, von Fahrzeugen für öffentliche Arbeiten und von anderen Haschinen, die im allgemeinen Pumpen erfordern, die eine gewünschte Menge Flüssigkeit bei einem bestimmten Druck liefern können.

Um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge zu erhalten, kann man eine Pumpe von einem Elektromotor mit einer konstanten Drehzahl antreiben. Diese üblicherweise für ortsfeste Anlagen angewendete Lösung ist nicht für Anlagen geeignet, bei denen der Antriebsmotor ein Värmekraftmotor ist. Um in dieses Fall, unabhängig von der Leistung des Värmekrafteotors, eine im wesentlichen konstante Fördermenge

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zu erhalten, kann verwendet werden:

1) eine Pumpe mit einem veränderlichen Hubvolumen, deren Fördermenge bei minimaler Leistung des Wärmekraftmotors ausreichend ist. Venn die Leistung des Wärmekraftmotors zunimmt, wird das Hubvolumen der Pumpe proportional vermindert, so dass ein im wesentlichen konstanter Flüssigkeitsstrom erhalten wird, oder

2) eine Pumpe mit konstantem Hubvolumen, die wiederum bei minimaler Leistung des Värmekraftmotors die gewünschte Fördermenge hat. Wenn nun die Leistung des Wärmekraftmotors an-

ψ sr-eigt, wird die überschüssige Fördermenge der Pumpe abgezweigt und einem Behälter oder der Ansaugöffnung der Pumpe zugeführt. Das Organ, mit Hilfe dessen die Hutzförderung darch Abzweigung des Überschusses konstant gehalten wird, heisst ein "Ventil für konstante Fördermenge".

Dabei muss bei den bekannten Lösungen zum Schutz der Pumpe und der anderen Teile des Kreislaufs gegen eine Überlastung verhindert werden, dass der Flüssigkeitsdruck einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Für die Lieferung einer Flüssigkeit bei einem bestimmten Druck | sind mehrere Lösungen bekannt:

Die Verwendung einer Pumpe mit veränderlichem Hubvolumen, deren Fördermenge sich automatisch der Fördermenge anpasst, die notwendig ist, um den gewünschten Druck bei allen Leistungen des Värmekraftmotors oder des elektrischen Antriebes aufrechtzuerhalten;

die Verwendung einer Pumpe mit konstantem Hubvolumen, die die gewünschte Fördermenge liefert, welches auch immer die Leistung des die Pumpe antreibenden Motors ist. In diesem Fall wird die verlangte Druckhöhe dadurch aufrechterhalten, dass

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man die Überschussmenge in einen Behälter quer durch ein Ventil,"Ausströmventil" genannt, entweichen lasst, das den Druck auf dem gewünschten Wert konstant hält.

Die Verwendung von Pumpen mit veränderlichem Hubvolumen ist wünschenswert, denn diese ermöglichen eine fühlbare Verbesserung dee Gütegrades des Kreislaufes. In der Tat kann mit diesen Pumpen die für das normale Funktionieren des Kreislaufs erforderliehe Fördermenge genau eingehalten werden. Bei bekannten Anlagen, die Pumpen mit konstantem Hubvolumen verwenden, wird eine die Nutzförderleistung der Pumpe übersteigende Flüssigkeitsmenge in ein !Reservoir abgeleitet, wenn die Leistung des Antriebsmotors der Pumpe angestiegen ist. Der wesentliche Nachteil dieser letztgenannten Lösungen ist ein EaergieaufWand, der die folgenden Folgen hat:

Einerseits eine fühlbare Verschlechterung des Wirkungsgrades, wodruch die verfügbare Leistung des Antriebsmotors der Pumpe verringert wird, wenn er auch anderseitig, z. B. zum Antrieb einer Bilfspumpe, für die Steuerung bestimmt ist;

Andererseits die Umwandlung der verlorenen Energie in Wärme, wodurch die Temperatur der umlaufenden Flüssigkeit erhöht wird. Dies kann dazu führen, dass man das von der Flüssigkeit im Kreislauf eingenommene Volumen vergrössern oder einen Wärmeaustauscher einbauen muss.

Mit Bücksicht auf das Vorangegangene müsste die Verwendung von Pumpen mit veränderlichem Hubvolumen zunehmen; aber diese Pumpen werden wegen der bei ihrer Herstellung erforderlichen hohen Genauigkeit und wegen der inneren Undichtigkeitsverluste, die weitaus grosser als die bei Pumpen mit konstantem Hubraum sind, mir wenig verwendet. Ihr Druck ist im allgemeinen auf geringe Werte beschränkt, um zu vermeiden, dass der durch die Verwendung einer Pumpe mit veränderlichem Hubvolumen erzielte

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Energiegewinn durch die viel grösseren inneren Undiciitigkeitsverluste der Pumpe aufgeaelirt wird.

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Schaufelpumpe mit veränderlichem Hubvolumen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

Die Erfindung geht aus von einer Schaufelpumpe mit veränderlichem Hubvolumen, bestehend aus einem Gehäuse mit einer zylindrischen Innenfläche und einem mit einer Antriebswelle koaxialen Botor mit radial eingesetzten Schaufeln, die an der zylindrischen Innenfläche eines Binges anliegen, der in einer quer zur Botorachse liegenden Ebene um eine feststehende Achse verskwenkbar ist, wobei die eine Stirnfläche des Ringes an der Innenfläche des Gehäuses anliegt, während auf seine andere Stirnfläche der Druck eines Verschlussteils einwirkt, das unter einem Deckel liegt und das zwei kreiszylindrische, axial und radial abgesetzte Aussenflächen hat.

Die Erfindung schlägt vor, dass bei einer solchen Schaufelpumpe das Verschlussteil mit dem Pumpengehäuse und dem Deckel eine durch einen Kanal mit dem Hochdruckraum der Pumpe verbundene Kammer umschliesst, deren an dem Verschlussteil gelegene Fläche so gross ist, dass die auf sie ausgeübte Druckkraft angenähert gleich, aber etwas grosser ist als die gesamten von der Flüssigkeit ausgeübten Kräfte, die versuchen, das Verschlussteil von dem Ring abzuheben.

Weitere Merkmale der Erfindung werden sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform der Pumpe im Hinblick auf die anliegende Zeichnung ergeben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Pumpe, Fig. 2 zeigt den Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

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— ρ «. _

Die zeichnerisch dargestellte Pumpe umfasst ein Gehäuse 1, in dem ein zylindrischer Eotor 2 um seine geometrische Achse Ö drehbar gelagert ist. Ein Keil 4 hält den Eotor auf der in Lagern 5 gelagerten Motorwelle 3.fest« De^ Sotor weist radiale verteilte Einkerbungen 6 auf, in denen Schaufeln 7^; gleiten, die hier als zylindrische Walzen dargestellt sind, aber.auch eine andere Form (Parallelepiped, Prisma usw.) haben können. Die Schaufeln 7 begrenzen zusammen mit der Innenfläche 8 eines Singes 9 einzelne Arbeitskammern 10. Dieser Hing hat bezüglich der Achse O des Eotors 2 eine Exzentrizität e, bildet also eine Steuerungsfläche. Ein Gleitstück 11, das mit einer Einkerbung 12 ausgestattet ist, in die eine Warze 13 des Singes 9 eingreift, ist in der Bohrung eines Zylinders 14 verschiebbar und begrenzt mit seiner Vorderfläche 15 und dem Boden des Zylinders eine Kammer 17, der bei 18 eine Steuerungsflüssigkeit zugeführt wird. Eine leder 19 stützt sich an der hinteren Fläche 20 des Gleitstückes 11 und an dem eine Anschlussoffnung 22 verschliessenden Stopfen 21 ab. Ein federnder Ring 23 hält den Stopfen 21 in axialer Sichtung fest.

Das Gehäuse 1 hat einen Eintrittskanal 24 und einen Austrittskanal 25, die in üblicher Weise die Form eines Kreisbogens haben. Der Eing 9 steht mit seiner einen Stirnfläche 26 mit einem schulterformigen Teil des Gehäuses in Berührung.

Ein Verschlussteil oder Flansch 27, in das bzw. den hinein sich die Eintritts- und Austrittskanaäle 24 und 25 erstrecken, liegt mit einer zylindrischen Fläche 28 in einer Bohrung 29 des Gehäuses 1 und mit seiner einen Stirnfläche 30 an dem Eing 9 an. Eine oder mehrere Federn 31 drücken den Flansch 21 gegen den Eing 9· Ein in dem Gehäuse 1 mittels der Schrauben 34 festgehaltener Deckel 32 liegt mit einer zylindrischen, exzentrisch gelegenen Fläche 33 an dem Sing 9 an. Der Deckel 32 enthält die %ntrittsöffnung 24^f für die Flüssigkeit und begrenzt mit dem Flansch 27 eine Kammer 351 die durch einen Kanal 36 mit dem Teil 25' des Austrittskanals der Pumpe verbun-

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ist« Die in der lammer 35 gelegene' ¥and 37 des Flansches

27 stellt sodann sinter dem förderdruck der Pompe. Die Dichtungsringe 38 raid 39 in dem !!anseh, 27 and ein Dichtungsring 40 in dem Gehäuse 1 as der Aafl©gerstelle des Deckels sichern die Abdichtung,

Die Arbeitsweise de? Ptampe ist die folgendes

Der Hag 9 ist mit seinem unten gelegenen Teil auf einer in fiie GehäEsewand eingelassenen Waise 41 schwenkbar gelagert ead kann relativ aar Achs© 0 der Eotors diareh Schwenken, um ^ Ciie Achse O" der Walze 41 verstellt werden® Diese Verstellung Gefolgt ausgehend von einer Lage, in der die Achse des Mnges S axt der Achs© des Hotors 2 zusammenfällt Ms zu einem Maximalwert e der i&zentrisität, entsprechend dem maximalen Hub-•rolumen. der Pompe» Diese Hegelong erfolgt durch-Zufuhr oder Batnahme von öl in die bzw. aas der vor dem Gleitstück 11 gelegenen Kammer 1?·

Bekanntlich ändert jede Arbeitskammer 10 der Pumpe während des Umlaufs des Hotors 2 ihr Yolumen und bringt so die Pumpwirkung hervor. Die Exzentrizität e des Hinges 9 bezüglich des Hoto/s 2 bestimmt die Volumänderung der Kammern 10, also das

, Habvolumen der Pumpe. Der flansch 27 ist frei und kann sich P leicht um zur Pumpenachse senkrechte Achsen verschwenken und er liegt an dem Hing 9 an und drückt dessen Stirnfläche 26 gegen eine aus der Gehäasewand herausgearbeitete Schulter-

' fläche. Die den Flansch 27 gegen den Hing 9 drückenden Kräfte bestehen einesteils aus den schwachen, von den Federn 31 ausge-

' übten Kräften und gehen andererseits auf den in der Kammer 55 herrschenden Austrittsdruck der Pumpe zurück.

Die Grosse der Kammer 35 and damit die Durchmesser der Zylinder

28 und 33 sind so bemessen, dass die von dem Flansch 27 gegen den Hing 9 aasgeübte Kraft nor wenig grosser als die durch den Druck im Innern dee Hinges ausgeübte Kraft ist, die versucht,

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den "Flansch 27 von dem Hng 9 abzuheben. Andererseits fällt der Schwerpunkt der in der Kammer 35 gelegenen Fläche 37 des Flansches (oder der Angriffspunkt des Druckes) im wesentlichen mit dem Angriffspunkt der Innenkräfte des Hinges 9 zusammen.

Diese Umstände ermöglichen eine Verschwenkung des Binges 9 und damit eine Änderung des Hubvolumens mit nur geringen Kräften und vernachlässigbaren inneren Undichtigkeitsverlusten.

Die Vorteile dieser Pumpe sind die folgenden:

Da der Flansch 27 ständig an dem Ring 9 anliegt, sind die inaeren Undichtigverluste vermindert, wenn nicht überhaupt ganz beseitigt.

Dader Flansch 27 durch den in der Kammer 35 vorhandenen Druck ständig in Berührung mit dem Ring 9 gehalten wird, muss nicht mehr in dem Gehäuse ein Unterbringungsraum von sehr genauer liefe für den Eing vorgesehen werden; ebenso existriert nicht mehr das Problem der Parallelität zwischen dem Boden des Tinterbringungsraumes für den Ring und dem Deckel.

Da der Flansch 27 in der Ruhelage der Pumpe durch eine oder mehrere schwache Federn 31 in Berührung mit dem Ring 9 gehalten wird, kann.bei einer Ingangsetzung in der Kälte eine sehr viskose Flüssigkeit ein leichtes Anheben des Flansches 27 verursachen, so dass durch Värmestösse verursachte Anfressungen vermieden werden. Sobald die Viskosität der Flüssigkeit wieder korrekt geworden ist, drücken die Federn 31 den Flansch 2? gegen, den Ring und ermöglichen so das Pumpen.

Die beschriebene Pumpenbauart ist besonders für die folgenden Verwendungen von Vorteil:

1) Pumpe für die Unterstützung der Steuerung vonindustriellen Beförderungsmitteln oder von Fahrzeugen. Bei der Ausführung enthalten die Flüssigkeitskreisläufe im allgemei-

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neu nur sehr wenig Öl (das Eeservoir fasst 0,5 - 1»5 Mter). Es tritt häufig auf, dass nach anormalen Vorgängen oder besonders empfindlichen Arbeitsbedingungen (Motor im Gebirge in grosser Höhe und bei geringer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugts), das öl des Kreislaufs sich übenaässig erhitzt und einen raschen Verschleiss der Einzelteile und !Festfressungen verursacht. Eine Pumpe mit veränderlichem Hubvolumen vermeidet diese Probleme.

2) Pumpe für Umformer in automatischen Getrieben und für die Kreisläufe hydrostatischer Getriebe. In diesem Fall werden oft bedeutende Ausströmmengen benötigt und es müssen unnötige Energieverluste vermieden werden, um einen annehmbaren Gesamtwirkungsgrad zu erhalten und Wärmeverluste zu vermeiden.

Im allgemeinen kann diese Pumpenbauart mit "Vorteil für jeden Flüssigkeitskreislauf niederen oder mittleren Druckes verwendet werden.

Patentansprüche ■

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Claims

Pat ent anspräche

Schaufelpumpe mit veränderlichem Hubvolumen, bestehend aus einem Gehäuse mit einer zylindrischen Innenfläche und einem mit einer Antriebswelle koaxialen Hotor mit radial eingesetztem Schaufeln, die an der zylindrischen Innenfläche eines Hinges anliegen, der in einer quer zur Hotorachse liegenden Ebene um eine feststehende Achse verschwenkbar ist, wobei die eine Stirnfläche des Ringes an der Innenfläche des Gehäuses anliegt, während auf seine andere Stirnfläche der Druck eines Verschlussteils einwirkt, das unter einem Deckel liegt und das zwei kreiszylindrische , axial und radial abgesetzte Aussenflachen hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (27) mit dem Pumpengehäuse (1) und dem Deckel (32) eine durch einen Kanal (36) mit dem Hochdruckraum der Pumpe verbundene Kammer (35) umschliesst, deren an dem Verschlussteil (27) gelegene Fläche (37) so gross ist, dass die auf sie ausgeübte Druckkraft angenähert gleich, aber etwas grosser ist als die gesamten von der Flüssigkeit ausgeübten Kräfte, die versuchen, das Verschlussteil (27) von dem Hing (9) abzuheben.
2. Schaufelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt, an dem die resultierende Druckkraft an der an dem Verschlussteil (27) gelegenen Fläche (37) der Kammer (35) angreift, angenähert mit dem Angriffspunkt der resultierenden Druckkraft zusammenfällt, die versucht, das Verschlussteil (27) von dem Hing (9) abzuheben.
3. Schaufelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (27) axial verschiebbar und um eine in der Querebene des Binges (9) gelegene Achse schwach verschwenkbar ist und von dem Deckel (32) durch einen Zwischenraum getrennt ist, in dem ein Teil mindestens

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eines elatisclien. Orgaas (3Ό untergebracht ist.

Der.Patent anwalt

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