DE2355746C2 - Ventileinrichtung zu einer Zahnradpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Ventileinrichtung ist aus der GB-PS 9 57 851 bekannt Bei dieser bekannten Einrichtung weist der Kolbenschieber an seinen Bunden Taschen auf, die sich zum Mittelbereich hin öffnen, aber nicht bis zum äußeren Ende der Bunde geführt sind. Hierdurch wird bei einer Bewegung des Kolbenschiebers in seine Endlage im Zusammenwirken mit einer Schulter der zylindrischen Ventilkammer ständig eine Verbindung zwischen der Saugseite der Pumpe und dem FlÜssigkeitsvorratsbehälter hergestellt, um somit den unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen auf der Ansaug- und der Überdruckseite je nach Stellrichtung des hy* draulischen Differentialkolbenmotors Rechnung tragen 2U köiinen, wobei diese unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen durch den Differentialkolben bedingt werden.

Diese Verbindung zwischen der Saugseite der Pumpe und dem Flüssigkeitsvorratsbehälter erfolgt dabei kurz nach dem Start der Pumpe. Bei der bekannten Einrichtung kann das Volumen des aus dem Flüssigkeitsvorratsbehälters angesaugten Öls aber nicht variiert werden, da dieses Volumen durch die in den Bunden des Kolbens vorgesehenen Taschen bestimmt wird.

Eine ebenfalls mit einem abgedichtet hin- und herbeweglichen Kolbenschieber arbeitende Ventilen richtung

ίο ist aus der US-PS 32 33 407 bekannt Während bei der Einrichtung gemäß der GB-PS 9 57 851 hei Inbetriebnahme der Förderpumpe auf der Saugseite der Förderpumpe im Leitungssystem ein Unterdruck erzeugt wird, der in der Anlaufphase nicht über die Verbindungsleitung zum Flüssigkeitsvorratsbehälter ausgeglichen werden kann und wodurch eine schnelle Verschiebung des Kolbenschiebers erreicht wird, besteht bei der Einrichtung gemäß der US-PS 32 33 407 neben dem Unterdruck auf der Saugseite eine unmittelbare Verbindung der Saugseite der Pumpe mit dem Vorratsbehälter, die über ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil abgesichert ist Zu Beginn der Arbeit der Pumpe saugt daher die bekannte Einrichtung das Druckmedium sowohl aus der Rückflußleitung und dem Raum des Kolbenschie-

bers als auch, nach Überwinden der Rückstellkraft der Feder des Rückschlagventils, vom Vorratsbehälter an. Die Freigabe der Dnxkleitung zwischen Pumpe und hydraulischem Antrieb erfolgt nicht über die Ventilkammer, sondern über gesonderte federbelastete Rückschlagventile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Ventilkonstruktion so auszugestalten, daß die Verbindungsleitung zwischen Pumpe, Ventilkammer und Flüssigkeitsvorratsbehälter in Abhängigkeit der geforderten Fördermenge je nach Stellung des Kolbenschiebers unterschiedliche Querschnitte aufweist Hierbei soll — wie an sich bekannt — die Steuerung des Kolbenschiebers ausschließlich durch die hydraulische Flüssigkeit erfolgen.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches gelöst

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß auf der Druckseite der Pumpe relativ große Flüssigkeitsmengen dem hydraulischen Antrieb zugeführt werden können. Gleichzeitig wird erreicht, daß auf der Saugseite der Pumpe vor einer Verbindung derselben mit dem Flüssigkeitsvorratstank ein Unterdruck erzeugt wird, der zu einer schnellen Verschiebung des Kolbenschiebers bei-

trägt Nach öffnen des Ventils durch den Kolbenschieber auf der Saugseite der Pumpe wird unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen dadurch Rechnung getragen, daß nauh einer Verschiebebewegung des Kolbenschiebers eine zusätzliche durckabhängige Öffnung zum Flüssigkeitsvorratstank geschaffen wird. Trotz dieser vorteilhaften Arbeitsmöglichkeit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach und damit platzsparend und kostengünstig ausgebildet.

Diese komplexe Aufgabe wird auch durch die Kombination der beiden vorgenannten bekannten Konstruktionen nicht nahegelegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anordnung werden in den Unteransprüchen definiert
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand

der Zeichnungen erläutert Die Zeichnungen zeigen in

Fig, I in Seitenansicht eine Pumpen* und Ventilkonstruktion, wobei einige Teile weggebrochen und einige Teile im Schnitt gezeichnet sind,

F i g. ι eine Teilansicht im Aufriß und im Querschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fi g. 1,

Fig.3 einen Querschnitt gemäß der Linie 3-3 in Fig. 1, wobei einige Teile weggebrochen sind,

F t g. 4 einen Teilschnitt gemäß der Linie 4-4 in F i g. 1 und in

F i g. 5 einen Teilschnitt gemäß der Linie 5-5 in F i g. 1.

Die Pumpen- und Ventilkonstruktion umfaßt ein Gehäuse 1 mit einem Motoranschlußteil 2, einem Ringteil

3 und einem Veiv.iiteil 4, die durch Maschinenschrauben 5 verbunden sind. Ein reversibler Elektromotor befindet sich in einem zylindrischen Gehäuse 6 mit Außenwand 7, die mit einem Lager 8 versehen ist und ist mit der Antriebswelle 10 ausgerüstet Das äußere Endteil der Antriebswelle 10 ist über Kugellager 12 in einer Hülse 11 gelagert Das Gehäuse 6 und die Außenwand 7 sind durch eine Vielzahl von Verbindungsschrauben 13 fest mit dem Motoranschlußteil 2 verbunden.

Das Ringteil 3 liegt zwischen den benachbarten Endflächen des Motoranschlußteiles 2 und des Ventilteiles

4 und bildet mit diesen eine Pumpenkammer 14, die ein Paar von elastischen Haltern 15 aufweist, die drehbar auf einem innenverzahnten Außenrad 16 angeordnet sind. Ein außenverzahntes Innenrad 17 ist innerhalb des Außenrades i6 angeordnet und kämmt mit dem Außenrad 16 und liegt zu diesem Außenrad exzentrisch. Das Innenrad 17 ist starr auf einer axialen Antriebswelle 18 angeordnet und dreht sich mit dieser Antriebswelle, wobei bei 19 ein Endteil der Antriebswelle 18 mit der Antriebswelle 10 verbunden ist Das gegenüberliegende Endteil der Antriebswelle 18 ist in einer Hülse 20 gelagert, die die innere Seite eines Kugellagers 21 bildet, das in dem Ventilteil 4 angeordnet ist Die Anordnung des Außenrades 16 und des Innenrades 17 ist derart, daß eine sich abwechselnd vergrößernde bzw. verkleinernde Mediumkammer geschaffen wird.

Das Ventilteil 4 des Gehäuses 1 weist ein Paar Anschlüsse 22 mit Gewindeöffnungen 23 und 24 zum Anschluß von Rohrverschraubungen 25 auf. Die Öffnungen 23 und 24 weisen versenkte Bohrungen für Absperrventile 26 unc 27 auf, wobei jedes der Absperrventile 26 und 27 einen Ventilsitz 28 an einer Ventilöffnung 29 aufweist Jedes Absperrventil 26 und 27 umfaßt eine Ventilkugel 30, die in die abdichtende Stellung an dem Ventilsitz 28 durch eine Wendelfeder 31 angelegt wird. Die Rohrverschraubungen 25 dienen zum Anschluß von Leitungen 32 und 33, die an einen hydraulischen Antrieb anschließen, beispielsweise einen Zylinder 34 mit einem Kolben 35, der mit einer Kolbenstange 36 ausgerüstet ist

Zwischen den Absperrventilen 26 und 27 ist eine zylindrische Ventilkammer 37 ausgebildet, die einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist als die Ventilöffnung 29. Ein Kolbenschieber 38 ist axial gleitbar innerhalb der Ventilkammer 37 angeordnet und weist einen Zentralbereich 39 auf, der einen verringerten Durchmesser besitzt und derart mit der zylindrischen Wandung der Ventilkammer 37 einen ringförmigen Durchgang 40 schafft, der mit einer Zuflußöffnung 41 für die Flüssigkeit versehen ist und Leitungen 42. die eine Rohrverschraubung 43 umfassen, aufweist. Die Leitung 42 steht mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 44 in Verbindung, der starr mit der Außenwand 7 des Gehäuses 6 durch einen Bügel 45 Verbunden ist

Der Flüssigkeitsbehälter 44 ist mit Ausnahme der Verbindung zu der Leitung 42 und einem Entlüftungsstutzen 44a zur Diiickneutralisierung seines inneren geschlossen. Aus F i g. 1 vnd 2 ist erkennbar, daß die Ventilkammer 37 oberhalb der Antriebswelle 18 liegt Das Ventilteil 4 ist so aufgebohrt, daß es das Kugellager 21 aufnehmen kann, wobei axial außerhalb dieses Kugellagers ein Rohrteil 46 vorgesehen ist, das durch eine Abdeckplatte 47 an Ort und Stelle gehalten wird. Das Ventilteil 4 und das Rohrteil 46 sind ebenfalls so aufgebohrt, daß eine Leitung 48 geschaffen wird, die eine Verbindung zwischen dem Durchgang 40 und dem Inneren des Rohrteiles 46 herstellt

to Aus F i g. 2 und 4 ist erkennbar, daß der Kolbenschieber 38 an seinen gegenüberliegenden Enden mit axial nach außen vorstehenden, einen geringeren Durchmesser aufweisenden Stößelteilen 49 ausgerüstet ist, wobei jedes dieser Stößelteile durch eine benachbarte Ventilöffnung 29 vorstehen kann, um damit die Ventilkugel 30 von ihrem Sitz abzuheben, und zwar bei einer Bewegung des Kolbenschiebers 38 in der einen oder anderen axialen Richtung.
Leitungen 50 und 51 erstrecken sich in Längsrichtung der Anordnung durch das Ringteil 3 und in den benachbarten Endbereich des MotoranscW-ßteiles 2. Innerhalb des Ventilteiles 4 sind die Leitungen 50 und 51 so ausgebildet, daß sie sich nach oben erstreckende, sich verjüngende Leitungsabschnitte 52 und 53 aufweisen,

die öffnungen 54 und 55 bilden, welche mit den Enden der Vent^;lkammer 37 im Bereich der Absperrventile 26 und 27 in Verbindung stehen. In F i g. 2 ist deutlich dargestellt, daß das Ventilteil 4 weiterhin mit einem Paar von L-förmig ausgebildeten Abzweigleitungen 56 und 57 ausgerüstet ist, die sich von einem Ende der Leitungen 50 bzw. 51 zu der Ventilkammer 37 in axial nach innen gerichteter, im Abstand voneinander angeordneter Stellung zu den Öffnungen 54 und 55 erstrecken. Bunde 58 und 59 des Kolbenschiebers 38 übergreifen die oberen Enden der Abzweigleitungen 56 und 57. Die Abzweigleitungen 56 und 57 weisen Erweiterungen auf, an denen Ventilsitze für federbeaufschlagte Rückschlagventile 60 und 61 geschaffen werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß Flüssigkeit von der Ventilkarnrrpr 37 durch die Abzweigleitungen 56 und 57 fließen kann, daß aber dieser Fluß in umgekehrter Richtung abgesperrt ist

Die Absperrung wird durch Ventilfedern 62 erreicht und die Abzweigleitungen 56 und 57 sind gegenüber der Außenseite durch Bolzen 63 verschlossen, die in die mit Gewinde versehenen Öffnungen des Ventilteiles 4 eingeschraubt sind (Fig. 2). Nebenschlußleitungen 64 und 65 sind in die gegenüberliegenden Seitenteile des Ventilteiles 4 eingebohrt, um derart eine Verbindung zwisehen den oberen Endteilen der Abzweigleitungen 56 und 57 mit den zugeordneten Öffnungen 54 und 55 herzustellen Die Nebenschlußleitungen werden seitlich nach außen durch Bolzen 66 verschlossen.

Die Seiten des Motoranschlußteiles und Ventilteiles, die an dem Ringteil 3 anliegen, sind mit Leitungen versehen, die als Nuten 67 und 68 ausgebildet sind (F i g. 5), welche sich radial nach innen von den Leitungen 50 und 51 aus erstrecken und in gekrümmten Nuten 69 und 70 enden. Diese Nuten 69 und 70 sind, wie dies F i g. 5 zeigt, einander gegenübe, liegend angeordnet und stehen mit Kammern h Verbindung, die durch die Zähne des Außenrades l6 und des Innenrades 17 gebildet werden.

Um das Motoranschlußteil 2, das Ringtiil 3 und das

Ventilteil 4 korrekt auszurichten und zum Zweck der Druckentlastung zwischen diesen Teilen sind das Mo·· toranschlußteil 2, das ilingteil 3 und das Ventilteil 4 mit einem Federstift 72 verstiftet, wobei ein Ende des Federstiftes in die Ventilkammer vorsteht und mit. den

Bünden 58 und 59 in Kontakt kommen kann, um die axiale Bewegung des Kolbenschiebers 38 zu beschränken. Radial außerhalb der Pumpenkammer 14 sind die einander benachbarten Endflächen des Motoranschlußteiles 2 und des Veniilteiles 4 mit Kanälen 73 und 74 ausgerüstet (F i g. 5), die mit einem Ringkanal 75 in Verbindung stehen, weiche Dichtringe 76, die vorzugsv/eise als O-Ringe ausgebildet sind, aufnehmen. Zwischen ihren Enden stehen Kanäle 73 mit den Ringkanälen 75 unter Zwischenschaltung der Ringkanäle 71 in Verbindung, die den Federstift 72 Umgeben (F i g. 1 und 5).

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:

Wenn die Pumpe stillsteht, steht der Kolbenschieber 38 in einer neutralen Stellung ungefähr zentral zwischen den Rückschlagventilen 26 und 27, wobei der Kolben 35 des Zylinders 34 hydraulisch gegen Bewegungen in jeder Richtung verriegelt ist Bei der dargestellten Anordnung ist erkennbar, da2 die Wendelfeder 31 relativ stark ist. während die Ventilfedern 62 der Rückschlagventile 60 und 61 demgegenüber schwächer ausgebildet sind. Sobald die Pumpe in Betrieb genommen wird, saugt die Pumpe Flüssigkeit durch eine der Leitungen 50 oder 51 von einem Ende der Ventilkammer 37 ab und gibt diese Flüssigkeit unter Druck durch die andere der Leitungen 50 oder 51 zu dem gegenüberliegenden Ende der Ventilkammer 37 ab. Wenn die Pumpe Flüssigkeit aus der Kammer 37 absaugt, entsteht bei entsprechender Drehrichtung Unterdruck in der Leitung 50 und Überdruck in der Leitung 51, so daß der Kolbenschieber 38 nach links in F i g. 2 bewegt wird, bis der linke Stößelteil 49 an der Ventilkugel 30 des Rückschlagventiles 26 anliegt Nun wird der Kolbenschieber 38 kontinuierlich nach links bewegt, um das Rückschlagventil 26 zu öffnen, so daß dadurch Flüssigkeit zu dem benachbarten Ende der Ventilkammer, Öffnung 54, Leitungsabschnitt 52 und Leitung 50 zu der Pumpe fließen kann. Die Bunde 58 und 59 des Kolbenschiebers 38 sind so ausgebildet, daß das obere Ende der Abzweigleitung 56 zu der Zuflußöffnung 41 durch den Durchgang 40 offen ist, bevor der Stößelteil 49, der dem Bund 58 benachbart ist, die Ventilkugel 30 des Rückschlagventiles 26 berührt Arbeitet die Pumpe weiter, wird das Absperrventil 60 abgehoben, so daß damit eine Verbindung zwischen der Ansaugseite der Pumpe zum Flüssigkeitsvorratsbehälter 44 sichergestellt wird. Steigt der Druck innerhalb der Ventilkammer 37 im Bereich des Rückschlagventiles 27 an, öffnet das Rückschlagventil 27, um damit eine Flüssigkeitsabgabe zum Zylinder 34 durch die Leitung 33 zu schaffen. Durch eine weitere Bewegung des Kolbenschiebers 38 nach links wird Druckflüssigkeit von der Pumpe nicht nur durch die öffnung 55 in die Ventilkammer 37 abgegeben, sondern auch durch die Nebenschlußleitung 65 und den oberen Teil der Abzweigleitung 57. In der in Fig.3 dargestellten Anordnung, bei welcher sich die Kolbenstange 36 lediglich von einem Ende des Kolbens weg erstreckt, besteht eine Volumen^ differenz in dem Flüssigkeitsfluß zu und von den einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders 34₍ Eine größere Flüssigkeitsmenge wird zum Gehäuse 1 von dem Zylinder 34 über Leitung 32 zurückgeführt als er zum Zylinder 34 über Leitung 33 zugeführt wird. Die

ίο Rückflußmenge des Öls, die über der liegt, die von der Pumpe auf der Druckseite benötigt wird, fließt durch die Nebenschlußleitung 64 zum oberen Teil der Abzweigleitung 56 und dann durch die Leitung 40 über die Öffnung 41 in den Flüssigkeitsvorratsbehälter 44 zurück.

Wird die Pumpe stillgesetzt, schließen die Rückschlagventile 26 und 27 aufgrund der Wirkung der Wendelfeder 31 auf die Ventilkugel 30, wobei gleichzeitig der Kolbenschieber 38 in eine ungefähr zentrale Stellung geführt wird. Während des SchließvoreanEes des Rückschlagventiles 26 wird der Kolbenschieber durch das StöQelteil 49 von der Ventilkugel 30 bewegt Während dieser Zeit ist das obere Ende der Abzweigleitung 56 teilweise mit dem Durchgang 40 in Verbindung, so daß die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 44 in der Abzweigleitung 56 eintreten kann, und zwar durch die Nebenschlußleitung 64 und die öffnung 54 in das benachbarte Ende der Ventilkammer 37. um zu versuchen, 'en Kolbenschieber 38 zur ungefähr zentralen Stellung gemäß Fi g. 2 und 4 zu führen, in welcher der Bund 58 das obere Ende der Abzweigleitung abtrennt Diese Bewegung des Kolbenschiebers 38 stellt eine Fortsetzung der Bewegung dar, die diesem Teil durch den Schließvorgang der Ventilkuge! 30 beim Schließen des Absperrventils 26 erteilt wird.

Bei Umkehrung der Pumpendrehrichtung wird Flüssigkeit vom Zylinder 34 durch die Leitung 33 zur Pumpe und den Ventileinrichtungen geführt, wobei eine größere Volumenmenge von Flüssigkeit zum Zylinder 34 geführt wird als davon zurückgegeben wird. In dieser Situation wird der Kolbenschieber 38 in die rechte Stellung gemäß F i g. 2 bewegt, um damit das Rückschlagventil 27 zu öffnen und gleichzeitig den Durchgang 40 so einzustellen, daß er mit dem oberen Ende der Abzweigleitung 57 in Verbindung steht Die Flüssigkeit wird dann vom Flüssigkeitsbehälter 44 durch die Abzweigleitung 57 angesaugt, öffnet das Rückschlagventil 61, so daß die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsbehälter 44 zu der Flüssigkeit hinzugefügt wird, die aus der Leitung 33 zur Saugseite der Pumpe fließt Die durch den Leitungsabschnitt 33 angesaugte Flüssigkeit tendiert dazu, die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsvorratsbehäll..? 44 durch die Nebenschlußleitung 65 abzuziehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ventileinrichtung zu einer durch einen reversiblen Motor angetriebenen Zahnradpumpe mit einer zylindrischen Ventilkammer, in der ein mittels Bunden abgedichtet hin- und herbeweglicher Kolbenschieber angeordnet ist, in deren Mittelbereich eine durch die Bewegung des Kolbenschiebers geöffnete oder geschlossene, zu einem Flüssigkeitsvorratsbehälter führende Leitung mündet, mit Verbindungsleitungen zwischen Pumpe und Ventilkammer, mit Hauptleitungen zwischen Ventilkammer und einem zu betätigenden hydraulischen Differentialkolbenmotor und mit federbelasteten Rückschlagventilen an den Ein- und Auslaßöffnungen der Ventilkammer zu den Hauptleitungen, die je eine unter Federdruck stehende Ventilkugel aufnehmen, die einerseits durch die Federn auf ihren Sitz gepreßt und andererseits durch am Kolbenschieber vorgesehene Stößel bei Berw, igung des Kolbenschiebers oder durch den in der Veniiikammer herrschenden Flüssigkeitsdruck von ihrem Ventilsitz abhebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Verbindungsleitungen (52,54; 53,55) zwischen Pumpe (16, 17) und Ventilkammer (37) je eine Abzweigleitung (56, 57) parallel läuft, die ^:.n der Flußrichtung »Pumpe-Veiitilkammer« durch ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil (60, 61) verschlossen ist, einen größeren Querschnitt als die Verbindungsleitungen (52—55) aufweist und über einen kleineren Querschnitt aufweisende Nebenschlußleitungen (64, 65) mit den Verbindungslr ^:tungen (52—55) verbunden sind.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitungsabschnitte (52, 53) der Verbindungsleitungen (52—55) konisch auf einen geringeren Querschnitt (54, 55) verjüngen, wobei die Nebenschlußleitungen (64,65) im Bereich der Leitungsabschnitte mit geringerem Querschnitt (54, 55) münden.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (58, 59) des Kolbenschiebers (38) die Mündungen der Abzweigleitungen (56 und 57) in die Ventilkammer (37) übergreifen und verschließen, wenn der Kolbenschieber (38) in seiner zentralen Stellung steht