DE2030844A1

DE2030844A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE2030844A1
Application number: DE19702030844
Authority: DE
Inventors: CaUf(VStA) Ward Eimer Francis Santa Ana
Original assignee: Task Corp , Anaheim, Calif (V St A)
Priority date: 1969-06-25
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1971-01-07
Also published as: JPS4812882B1; GB1284310A; FR2052832A5

Description

\ PATENTANWÄLTE

DIPL.-ΙΝβ. DR. IUR. DIPL.-IN6.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

4β OSNABRÜCK, .den 22. Juni'1970

MDSERSTR ASSE 2Ο/24 DB/Fl

TASK CORPORATION

1009V East Vermont Avenue

Anahelm, California, 92803a USA

Pumpe

Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen zum Fördern von Medien. Bei bisherigen Pumpensystemen zum Fördern von Medien für den Antrieb von Motoren u. dgl. Verbrauchern ist das Pumpengehäuse über eine Abflußleitung mit einem Behälter, in den das Medium des Hauptsystems rückgeführt wird, verbunden. Normalerweise ist zum Filtern des ständigen Rücklaufes von als Leckverlust austretendem Medium zu dem Behälter ein Filter in die Abflußleitung des Pumpengehäuses eingeschaltet» Derartige Filter bedürfen häufiger Wartung, z.'B. durch Reinigung oder Austausch von Filterteilen, um ein Verstopfen' zu verhindern, und es ist kein Weg bekannt, eine solche Wartung wesentlich herabzusetzen oder, was noch wichtiger ist, die Abflußverbindung des Pumpengehäuses mit dem Behälter fortzulassen ο Ein- weiteres Problem besteht in der ungenügenden Kühlung von -rotierenden fellen. deT_AEumi»4aeJ.hot unter Bedingungen mit;

geringem oder unterbrochenem Durchsatz, insbesondere dann, wenn die Pumpe aufgrund ihrer Bauart mit einer über einen großen Durchsatzbereich im wesentlichen unveränderten Drehzahl arbeitet.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und ist gekennzeichnet durch eine ebenfalls mit dem Auslaß der Pumpeinrichtung verbindbare Nebenauslaßleitung, eine Einrichtung zum Steuern des Durchtritts von Medium durch die Nebenleitung in einem Verhältnis zum Durchtritt von Medium durch die Hauptauslaßleitung, derart, daß mit abnehmendem Durchtritt von Medium durch die Hauptauslaßleitung der Durchtritt durch die Nebenleitung ansteigt, und eine Einrichtung zur Bildung einer beschränkten Verbindung zwischen der Nebenleitung und der Abflußleitung über das Innere des Pumpengehäuses. Hierbei tritt ein namhafter Durchfluß durch einen Filter, der mit der Nebenleitung in Reihe geschaltet ist, im wesentlichen nur bei wesentlich herabgesetztem Hauptauslaß auf, wodurch die Lebensdauer bzw. Nutzungsdauer des Filters verlängert wird. Ferner kann im Falle von Verstopfungen des Filters der Durcl fluß in der Nebenleitung durch das Innere des Pumpengehäuses zu dessen Abflußleitung und über die Steuereinrichtung zur erneuten Förderung durch die Pumpe geleitet werden. Zu diesem Zweck kann die Abflußleitung über eine Rücklaufleitung mit der Einlaßseite der Pumpeinrichtung in Verbindung stehen„ Die Pumpe kann außerdem verschiedene Einstellungen für den Auslaß und die Steuereinrichtung ein erstes Ventil aufweisen, das den Durchtritt durch die Nebenleitung in Abhängigkeit von den Einstellungen des Auslasses steuert. Auf diese Äse kann das Ventil den Durchfluß su einem mit der Nebenleitung in leih© geseteltetta. FiItβ? blockieren, wen?

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der Ausfluß im wesentlichen die Hauptauslaßleitung beispielsweise zu einer hydraulischen Anlage etc. hin passiert. Während dieser Zeit wird die Pumpe durch das sie durchströmende Medium gekühlt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Pumpe eine mit Bohrungen versehene Trommel,zum Pumpen des Mediums in den Bohrungen hin- und herbewegliehe Kolben und ein Joch auf, das den Kolben in Abhängigkeit von einem Umlaufen der Trommel relativ zum Joch ihre alternierende Bewegung erteilt und in verschiedene, die Einstellungen des Auslasses bestimmende Winkelstellungen einstellbar ist. Beispielsweise kann das erste Ventil eine Stellung zum Sperren des Durchflusses in der Nebenleitung aufweisen, wenn sich das Joch in einer Winkelstellung befindet, die einem relativ verstärkten Ausfluß von der Pumpe entspricht.

Es kann weiter eine in die Nebenleitung eingeschaltete Drosselöffnung vorgesehen sein, um den Druck von die Nebenleitung durchströmendem Medium z. B, bei erheblichem Auslaß von der Pumpe bei gesperrter Hauptauslaßleitung zu verringern.

Die Pumpe kann ferner im Rahmen einer Anlage einen mit der Einlaßseite der Pumpeinrichtung zur Mediumzufuhr in Verbindung stehenden Behälter und einen oder mehrere Verbraucher aufweisen, der bzw. die zwischen die Hauptauslaßleitung und den Behälter eingeschaltet ist.

V/eitere Merkmal ο und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung j η Verbjndunr,

BAD

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mit der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele des .' Gegenstandes der Erfindung dargestellt sind, es zeigen:

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

eine schematische Darstellung einer Pumpe ,samt

dieser zugeordneter Teile,

eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, Jedoch

anderer Pumpenstellung und

ein Durchflußschema.

Der in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte elektrische Antriebsmotor 10 weist eine bei 12 gelagerte Antriebswelle 11 auf.

Eine z. B. wie dargestellt ausgebildete Pumpeinrichtung 13 wird durch einen Wellenfortsatz ila angetrieben und arbeitet innerhalb eines Pumpengehäuses 14. Sie pumpt ein Medium von der Einlaß- zur Auslaßseite 15 und 16 der Pumpeinrichtung, die entsprechenden Einlaß- und Auslaßöffnungen 17 und 18 im Pumpengehäuse zugewandt sind. Die öffnung 17 kann über eine Saugleitung 19 mit einem in Fig. 3 dargestellten Behälter 20 für das Medium in Verbindung stehen und die öffnung 18 über eine Hauptauslaßleitung 21 mit einem Verbraucher 22, z. B. hydraulischen Motoren etc., verbunden sein. Ein in der Hauptauslaßleitung 21 vorgesehenes Ventil 23 dient zur Indikation der möglichen variablen, vom Verbraucher 22 bestimmten Anforderungsbedingungen innerhalb des Bereiches zwischen vollem Durchfluß und Durchfluß Null in der Hauptauslaßleitung 21. Vom Verbraucher 22 abströmendes Medium wird beispielsweise über die Leitung 24 und einen in diese eingeschalteten Filter 25 zu dem Behälter 20 in üblicher Weise rück-

geführt.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich kann die Pumpeinrichtung 13 eine Trommel 26 aufweisen, die als'Pumpenrotor arbeitet und durch den Wellenfortsatz 11a in Unlauf versetzt wird. Die Trommel weist parallel im Abstand um die Achse 28 angeordnete Bohrungen 27 auf, in denen sich Kolben 29 beim Umlaufen der Trommel in axialer Richtung vor- und zurückbewegen. Diese Hin- und Herbewegung durch ein Joch bzw. Taumelkörper herbeigeführt, der zur steuerbaren Änderung des Hin- und Herbewegungsmaßes der Kolben ebenfalls beweglich ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich weist das Joch eine die Kolben betätigende Taumelscheibe 30 auf, deren Winkelstellung von einer von ihr getragenen Führungsplatte 31 gesteuert wird. Zu diesem Zweck wird ein Flansch 32 an der nichtdrehbaren Führungsplatte zwischen Begrenzungen 33 und gehalten. Die Begrenzung 3^ steht bei 35 unter Federvorlast, um einem Ausschlag des Flansches 32 nach rechts nachgiebig entgegenzuwirken. Die Begrenzung 33 befindet sich auf einem Druckkolben 36, der für eine Bewegung nach rechts und links bei 37 steuerbar beaufschlagt wird, um so zur Steuerung der Pumpenleistung die Winkelstellung der Taumelscheibe zur Achse'28 einzustellen. Beim Umlaufen der Trommel strömt beim überlaufen der Auslaßöffnung 18 durch die Bohrungen 38 (Flg. 2) Medium aus den Bohrungen 27 aus« ■

Eine !felter vorgesehene Einrichtung steuert den Auslaß von Medium durch'"eine Neben- bzw, Bypassleitung in einem solchen Verhältnis Durchfluß des Mediums durch die Hauptauslaßleitung 2I₃ daß

mit abnehmendem Durchfluß durch die Hauptauslaßleitung 21 der Durchfluß durch die Nebenleitung ansteigt. Hierzu ist ein mit dem Pumpenauslaß 18 in Verbindung stehender Nebenleitungsteil.40 vorgesehen. Die Steuerung kann in ungewöhnlich vorteilhafter Weise ein erstes Ventil 41 auf v/eisen, das den Durchfluß durch die Nebenleitung steuert, und zwar entsprechend verschiedenen Auslaßeinstellungen an Ausgängen der Pumpeinrichtung 13, wie sie z. B. durch die verschiedenen Winkelstellungen des Jochs zur Achse 28 bestimmt sind. Zwei derartige Stellungen sind in Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei die letztere die Pumpenbauteile in einer Stellung zeigt, in der kein Auslaß erfolgt. Zum Zwecke der Steuerung kann das Ventil 41 in Betriebsverbindung mit dem Joch stehen und zwischen einer ersten Stellung - zum Leiten der Strömung in die Nebenleitung und zu deren Teil 40a, wenn sich das Joch in einer Winkelstellung befindet, die einem verhältnismäßig geringen Pumpenauslaß entspricht - und einer zweiten Stellung - zum Sperren einer Strömung in die Nebenleitung, wenn sich das Joch in einer einem relativ hohen Pumpenauslaß entsprechenden Winkelstellung befindet - verschiebbar sein. Ein Beispiel für die letzt genannte Stellung zeigt Fig. 1.

Das Ventil 4l kann einen ringförmigen Raum ^]I2 aufweisen, der eine Kolbenteile 36 und 36a miteinander verbindende Stange 43 umgibt. Wenn die Kolben aus der in Pig» 1 dargestellten Lage nach rechts gedrückt werden, verbindet der Raum 42 schließlich· die Hebenleitungstelle 40 und 40a für einen Durchtritt von Medium. Eine solche Betätigung der Kolben kann durch Hand oder eine andere Steuerung 44 erfolgen₉ die bei 45 In Verbindung mit dem

ansatz 37 steht, über eine Verbindung 47 wird das linke Ende des Kolbenansatzes 37 mit dem Druck des Mediums im Auslaß beaufschlagt um die durch die Feder 35 auf den Kolben ausgeübte, nach links gerichtete Kraft zumindest teilweise auszugleichen.

Wenn der Nebenleitungsteil ¹JOa mit einer Rücklaufleitung 48 zum Behälter 20 verbunden ist, leitet der Filter 49 in dieser Leitung den Durchfluß nur dann witer, wenn das Ventil 4l die Verbindung zwischen den Nebenleitungsteilen .40 und 4Oa freigibt. Hierdurch wird die Lebensdauer des Filters 49 wesentlich verlängert. Stattdessen kann der Nebenleitungsteil ¹IOa über 50 mit χ der Rücklauf leitung 24 verbunden werden, und zwar unter Umgehung des Verbrauchers 22, wodurch die Rücklaufleitung 48 und der Filter 49 entfallen können. In den Rücklaufleitungen 48 und 50 sind Ventile 51 und 52 vorgesehen.

Fig. 1 und 2 zeigen weiter die Anordnung einer in die Nebenleitung eingeschalteten Blendenscheibe oder Drosselvorrichtung 53 zur weitgehenden Herabsetzung des Durchflusses in der Nebenleitung zu deren Teil 40a, wenn eine erhebliche Strömung zu und in der Hauptauslaßleitung vorhanden ist. Die Drosselöffnung dient zur Beschränkung des Durchflusses durch das Nebenleitungssystem.

Zur Steuerung der beschränkten Verbindung zwischen der Nebenleitung und dem Pumpengehäuseabfluß 54 ist ein Rückschlagventil

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vorgesehen. Das Rückschlagventil hält den Druck des Nebenleitungssystems auf der gewünschten Höhe unterhalb normalen Druck im f Auslaß bei 21. Wie aus"Fig. 1 und 2 ersichtlich wird ein um die

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^ ο ORIGINAL

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Kolben 29 herum erfolgender Austritt von Medium im Pumpengehäuseinnern 55 aufgenommen und bei 54 abgeführt. Die Abflußöffnung 5*1 kann vorteilhaft über 56 in Rücklauf verbindung mit. dem Saugeinlaß 17 zur Pumpeinrichtung stehen.

Ein übliches Rückschlag- und Begrenzungsventil ist bei 60 in Fig. 1 und 2 dargestellt und mit einem konischen Ventilkörper 61 ausgebildet, der zur Steuerung der Entlastungsströmung von Medium aus dem Nebenleitungsteil _:40a zu dem Pumpengehäuseinneren 55 durch eine Feder 62 gegen einen Ventilsitz 63 gedrückt wird. Bei stromabwärts des Nebenleitungsteils 40a erfolgender Hemmung oder Unterbrechung des Durchflusses öffnet sich das Rückschlagventil und gestattet die Rückführung der Strömung zu dem Pumpeneinlaß. Dies kann z. B. dann auftreten, wenn (infolge Schließens des Ventils 23 in Fig. 3) kein Hauptauslaß über die Hauptauslaßleitung 21 vorhanden oder der Filter 49 (oder im Falle der Nebenflußführung über die Leitung 50 der Filter 25) verstopft ist.

Dementsprechend übersteigt der Druck P₁ in der Hauptauslaßleitung 21 unter normalen Bedingungen erheblich den Druck p₂ in der Nebenleitung stromab der Drosselöffnung. Der Druck pg ist auch in den Leitungen 48 und 50 in Fig. 3 vorhanden. Der Druck Pp übersteigt wiederum den in der zu dem Pumpeneinlaß führenden Saugleitung 19 herrschenden Druck p,.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die unter Be- !

nuf die Zeichnungen beschriebene Anordnung viele Vorteile

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bietet und aufgrund des Durchflusses durch die Pumpeinrichtung und durch das Pumpengehäuseinnere, gleichgültig ob ein Durchfluß zum Verbraucher stattfindet oder nicht und gleichgültig . ob die Filter verstopft sind oder nicht, eine ständige Kühlung . der Pumpe vorhanden ist. Auch wird die Nutzungsdauer der Filter verlängert.

Schließlich ist noch eine Ausgleiehvorrichtung vorgesehen, die . auf eine Erhöhung in der Druckdifferenz zwischen Drücken P₁ und ρ-, anspricht und den Druck p. an die linke Fläche des Kolbenteils 36a anlegt, um so die Taumelscheibe in eine Richtung zu drehen, daß die Förderleistung der Pumpe und daher der Druck P₁ herabgesetzt wird. Die dargestellte Ausgleichsvorrichtung umfaßt ein Schiebeventil 70, das in einer Gehäusebohrung 71 arbeitende Kolbenteile TOa und 70b aufweist. Der Pumpenauslaßdruck P₁ wird der oberen Stirnfläche des Kolbenteils 70a bei 72 zugeführt und die Gegenkraft sowohl einer Feder 73 als auch aus Saugdrücken ρ·, (die bei l^l\ zugeführt werden) werden an die untere Stirnfläche des Kolbenteils 70b angelegt. Dabei steht der Raum 75 zwischen den Kolbenteilen 70a und 70b mit dem Druck ρ·, in Verbindung. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung ±t der relativ niedrige Druck P₁ nicht in der Lage, die von der Feder 73 aufgebrachte Kraft zu überwinden, so daß lediglich der nMrige Druck p-, in der Leitung 76 und an der linken Fläche des Kolbenteils 36a auftritt. Wenn der Druck P₁ jedoch genügend ansteigt, werden die Kolbenteile 70a und 70b nach unten gegen die Feder 73 verschoben und relativ hoher Druck P₁ wird schließlich über die Leitung 76 an die linke Fläche des Kolbenteils'36a angelegt mit dem Er-"

gebnis, daß letzterer nach rechts geschoben und die Taumelscheibe zur Herabsetzung des Pumpenauslasses, gedreht wird.

TTOTiT

Claims

Patentansprüche:

f1.1 Pumpe mit einer in einem Pumpengehäuse arbeitenden Pumpeinrichtung zum Pumpen von Medium von einer Einlaß- zu einer Auslaßseite der Pumpeinrichtung, einer mit dem Auslaß der Pumpeinrichtung verbindbaren Hauptauslaßleitung und einer Abflußleitung aus dem Pumpengehäuse, gekennzeichnet durch eine ebenfalls mit dem Auslaß der Pumpeinrichtung (13) verbindbare Nebenauslaßleitung (40), eine Einrichtung (41) zum Steuern des Durchtritts von Medium durch die Nebenleitung in einem Verhältnis zum Durchtritt von Medium durch die Hauptauslaßleitung, derart, daß mit abnehmendem Durchtritt von Medium durch die Hauptauslaßleitung der Durchtritt durch die Nebenleitung ansteigt, und eine Einrichtung (41, 60) zur Bildung einer beschränkten Verbindung zwischen der Nebenleitung und der Abflußleitung (54) über das Innere (55) des Pumpengehäuses.
2. Pumpe nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (54) über eine Rücklaufleitung (54) mit der Einlaßseite (19) der Pumpeinrichtung (13) in Verbindung steht.
3., Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe verschiedene Einstellungen für den Auslaß aufweist und die Steuereinrichtung ein erstes Ventil (41) aufweist, das den Durchtritt durch die Nebenleitung (40) in Abhängigkeit von den Einstellungen des Auslasses steuert.

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4. Pumpe nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine mit Bohrungen (27) versehene Trommel (26), zum Pumpen des Mediums in den Bohrungen hin- und herbewegliche Kolben (29) und ein Joch (30, 31) aufweist, das den Kolben in Abhängigkeit von einem Umlaufen der Trommel relativ zum Joch ihre alternierende Bewegung erteilt und in verschiedene, die Einstellungen des Auslasses bestimmende Winkelstellungen einstellbar ist.
5. Pumpe nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (4l) in Betriebsverbindung mit dem Joch (30, 3D steht und zwischen einer ersten den Durchtritt von Medium durch die Nebenleitung (¹IO, 40a) bei einer Winkelstellung des Jochs für einen relativ verminderten Auslaß von der Pumpeinrichtung freigebenden, und einer zweiten Stellung verschiebbar ist, in der es den Durchfluß durch die Nebenleitung sperrt, wenn sich das Joch in einer einem relativ verstärkten Auslaß von der Pumpeinrichtung entsprechenden Winkelstellung befindet.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5> gekennzeichnet durch ein Begrenzungsventil (60) zum Steuern der beschränkten Verbindung zwischen der Nebenleitung (¹IQ, ¹IOa) und der Abflußleitung (5¹O über das Innere (55) des Pumpengehäuses (Ik),
7. Pumpe nach Anspruch 6_S gekennzeichnet durch einen mit der Nebenleitung in Reihe liegenden Filter (^9) und eine derartige Ausbildung'des Begrenzungsventils (60), daß dieses bei Verstopfung des Filters den Mediumfluß von Nebenleitung zur Abflußleitung (5¹O über das Innere (55) des Pumpengehäuses (I¹O freigibtg_AD q_R|q_!NÄL
8. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch einen mit der Einlaßseite (19) der Pumpeinrichtung (13) in Verbindung stehenden Behälter (20) für Medium
und einen Verbraucher (22), der zwischen die Hauptauslaßlei'tung
(21) und den Behälter in Reihe eingeschaltet ist.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nebenleitung (¹IO, iJOa) mit dem Behälter (20) in Reihenverbindung steht. ■ .
10. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» ge-

die
kennzeichnet durch eine Drosselöffnung (53)>/zur Herabsetzung des Druckes des strömenden Mediums in der Nebenleitung in diese eingeschaltet ist. .