DE2519366A1

DE2519366A1 - PROCESS FOR LESS LOSS, CHANGING THE FLOW CURRENT OF A DISPENSER PUMP WITH A FIXED DISPENSER VOLUME AND DEVICE FOR EXECUTING THE PROCESS

Info

Publication number: DE2519366A1
Application number: DE19752519366
Authority: DE
Inventors: Ivan Jaroslav Dipl In Cyphelly
Original assignee: Cyphelly ivan Jaroslav dipl-Ing
Current assignee: Cyphelly ivan Jaroslav dipl-Ing
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2271418A1; JPS50146902A; FR2271418B3; CH578124A5; ES436697A1

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

R 1 Cl? G 6 Dr.-lng. WolffR 1 Cl? G 6 Dr.-lng. Wolff

H.Bartels Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held Dipl.-Phys. WolffH.Bartels Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. hero Dipl.-Phys. Wolff

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außer samstagsexcept saturdays

29. April 1975April 29, 1975

Ivan Jaroslav Cyphelly, Dipl.-Ing., 8128 Hinteregg (Schweiz)Ivan Jaroslav Cyphelly, Dipl.-Ing., 8128 Hinteregg (Switzerland)

Verfahren zum verlustarmen Verändern des Förderstromes einer Verdrängerpumpe mit festem Verdrängervolumen und Vorrichtung zur Ausführung des VerfahrensMethod for low-loss changing the delivery flow of a positive displacement pump with a fixed displacement volume and device to carry out the procedure

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Verfahren zum verlustarmen Verändern des Förderstromes einer Verdrängerpumpe mit festem Verdrängervolumen und VorrichtungMethod for low-loss changing the delivery flow of a positive displacement pump with a fixed displacement volume and device

zur Ausführung des Verfahrensto carry out the procedure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum verlustarmen Verändern des Förderstromes einer Verdrängerpumpe mit festem Verdrängervolumen, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for low-loss modification of the delivery flow of a positive displacement pump with a fixed displacement volume, as well as a device for carrying out this method.

Es ist bekannt, Verdrängerpumpen mit veränderlichem Verdrängervolumen zu bauen und insbesondere zur hydrostatischen Leistungssteuerung einzusetzen. Das veränderliche Verdrängervolumen wird jedoch meistens mit dem Nachteil eines hohen Preises und einer verhältnismäßig großen Verstellkraft erkauft. Dieser Nachteil zwingt den Anwender meistens, trotzdem Pumpen mit festem Verdrängervolumen vorzusehen und die überschüssige Energie in Drosselventilen zu zer.stören.It is known positive displacement pumps with variable displacement volume to build and especially to use for hydrostatic power control. The variable displacement volume is but mostly bought with the disadvantage of a high price and a relatively large adjustment force. This disadvantage Usually forces the user to still use pumps with a fixed displacement volume and the excess energy in throttle valves to destroy.

Zweck der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es ermöglichen, einer Verdrängerpumpe mit festem Verdrängervolumen einen veränderlichen Förderstrom zu entnehmen, ohne daß Pumpenenergie in nennenswertem Ausmaß zerstört werden muß.The purpose of the invention is to provide a method and a device which make it possible to use a positive displacement pump with fixed Displacement volume to take a variable flow rate without having to destroy pump energy to any significant extent.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dies dadurch erzielt, daß der Förderstrom der Pumpe periodisch in zwei veränderliche Teile zerhackt wird, von welchen der eine Teil als Nutzteil dem Verbraucher zugeführt und der andere Teil als Rückführteil drucklos abgeführt wird.According to the method according to the invention, this is achieved in that the delivery flow of the pump is periodically divided into two variable parts is chopped, of which one part is fed to the consumer as a useful part and the other part is depressurized as a return part is discharged.

Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine zum Anschluß an den Ausgang der Pumpe bestimmte, eine Drehblende enthaltende Ventilanordnung, welche den Förderstrom der Pumpe periodisch abwechselnd einer ein Rückschlagventil enthaltenden, zur Verbindung mit dem Verbraucher bestimmten Nutzleistung oder einer zur Verbindung mit einem drucklosen Vorratstank der Pumpe bestimmten Rücklaufleitung zuführt.The apparatus for carrying out this method is according to the invention characterized by a designated for connection to the outlet of the pump, a valve arrangement containing a rotary diaphragm, which periodically alternates the flow rate of the pump with a check valve containing useful power intended for connection with the consumer or one for connection to a pressureless storage tank the pump feeds certain return line.

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Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Embodiments of the device for carrying out the invention Process are explained below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 schematisch die Vorrichtung zusammen mit einer Verdrängerpumpe und einem Verbraucher zur Bildung eines hydrostatischen Drehantriebes,Fig. 1 schematically the device together with a positive displacement pump and a consumer to form a hydrostatic rotary drive,

Fig. 1 a und Fig. 1b den Druckverlauf am Pumpeneingang und am Verbraucherausgang der Vorrichtung der Fig. 1,1 a and 1b show the pressure curve at the pump inlet and at the consumer outlet the device of FIG. 1,

Fig. 2 im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung der Vorrichtung,2 shows in section an exemplary embodiment of the valve arrangement of the device,

Fig. 3 in Seitenansicht den Zusammenbau der Vorrichtung mit der Verdrängerpumpe .3 shows the assembly of the device with the positive displacement pump in side view .

In der Fig. 1 ist schematisch ein vollständiger hydrostatischer Drehantrieb dargestellt, bei welchem eine Verdrängerpumpe 1 mit festem Verdrängervolumen ein Druckmedium aus einem Tank 4 in eine Ventilanordnung 2 fördert, die eine Drehblende 3 enthält. Je nach Stellung der Drehblende 3 fließt das Druckmedium entweder drucklos in den Tank 4 zurück (dargestellte offene Stellung der Drehblende) oder über ein Rückschlagventil 5 (geschlossene Stellung der Drehblende) zu einem Hydromotor 6 als A^erbraucher. Aus später erläuterten Gründen kann an die zum Hydromotor führende Ausgangsleitung der VentiLordnung 2 ein Speicher 7 angeordnet sein.In Fig. 1, a complete hydrostatic rotary drive is shown schematically, in which a displacement pump 1 with A fixed displacement volume conveys a pressure medium from a tank 4 into a valve arrangement 2 which contains a rotary diaphragm 3. Depending on In the position of the rotary screen 3, the pressure medium either flows back into the tank 4 without pressure (shown open position of the rotary screen) or via a check valve 5 (closed position of the rotary shutter) to a hydraulic motor 6 as a consumer. From explained later For reasons, a memory 7 can be arranged on the outlet line of the valve arrangement 2 leading to the hydraulic motor.

Fig. 1a stellt den zeitlichen Druckverlauf in der Eingangsleitung der Ventilanordnung 2 bzw. der Ausgangsleitung der Pumpe 1 dar. Wenn in Zeitintervallen a die sich kontinuierlich drehende Drehblende 3 den freien Abfluß des von der Pumpe 1 geförderten Druckmediums zum Tank 4 versperrt, baut sich ein Druck ρ auf. Der unter dem sich aufbauenden Druck stehende Mediumstrom kann nur über das Rückschlagventil 5 zum Hydromotor 6 entweichen. Sobald im Zeitintervall b die Drehblende 3 öffnet, sinkt der Druck des Druckmediums praktisch auf Null ab, da das Druckmedium dann in den drucklosen Tank 4 strömt; der Hydromotor 6 wird in diesem Zeitintervall nicht gespeist.Fig. 1a shows the pressure curve over time in the input line of the Valve assembly 2 or the output line of the pump 1. If in Time intervals a the continuously rotating rotary screen 3 allows the free flow of the pressure medium conveyed by the pump 1 to the tank 4 blocks, a pressure ρ builds up. The medium flow, which is under the pressure that is building up, can only be passed through the non-return valve 5 escape to the hydraulic motor 6. As soon as the rotary shutter 3 opens in the time interval b, the pressure of the pressure medium drops practically to zero, since the pressure medium then flows into the pressureless tank 4; the hydraulic motor 6 is not fed in this time interval.

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— χ —- χ -

Fig. 1b stellt den entsprechenden zeitlichen Druckverlauf in der zum Hydromotor 6 führenden Ausgangsleitung der Ventilanordnung 2 dar. In jedem Zeitintervall a steigt der Druck durch Aufladen des Speichers 7 leicht an. Im darauffolgenden Zeitintervall b wird der Hydromotor 6 nur durch den vorgängig aufgeladenen Speicher 7 gespeist, so daß der Druck leicht abfällt. Die Welligkeit des zeitlichen Druckverlaufs hängt vom Verhältnis des Volumens jedes Druckmediumimpulses (Fig. 1a) zur Kapazität des Speichers 7äb. Durch eine Veränderung des Taktverhältnisses a/b kann der zum Hydromotor 6 geförderte Mediumstrom verändert werden. Die beschriebene Vorrichtung bzw. das durch sie aufgeführte Verfahren entspricht demnach einer elektrischen Impulsdauermodulation, wobei die Nutzimpulse durch ein Tiefpaßfilter in ein analoges Signal umgewandelt werden.1b shows the corresponding pressure curve over time in the output line of the valve arrangement 2 leading to the hydraulic motor 6 In each time interval a, the pressure rises slightly as the accumulator 7 is charged. In the subsequent time interval b, the Hydraulic motor 6 fed only by the previously charged accumulator 7, so that the pressure drops slightly. The ripple of the temporal Pressure curve depends on the ratio of the volume of each pressure medium pulse (Fig. 1a) to the capacity of the memory 7äb. By a change in the cycle ratio a / b, the medium flow conveyed to the hydraulic motor 6 can be changed. The device described or the method carried out by it accordingly corresponds to an electrical pulse duration modulation, the useful pulses can be converted into an analog signal by a low-pass filter.

In Fig. 2 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung der Fig. 1 dargestellt. Eine solche Ventilanordnung soll den folgenden Bedingungen genügen:In Fig. 2 is a practical embodiment of the valve assembly 1 shown. Such a valve arrangement should meet the following conditions:

Das Verhältnis zwischen Nutzteil und Rücklaufteil des Pumpenstromes soll mit geringer Kraft, d.h. praktisch veiLustlos, einstellbar sein.The ratio between the useful part and the return part of the pump flow should be adjustable with little force, i.e. practically devoid of pleasure.

Es soll am Verbraucher kein stark pulsierender Strom anfallen. Demnach soll die Zerhackerfrequenz der Ventilanordnung weit über der Eigenfrequenz des Verbraucherkreises liegen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Ventilanordnung für eine hohe Betriebsfrequenz ausgelegt wird und nötigenfalls die Eigenfrequenz des Verbraucherkreises durch einen kleinen Speicher herabgesetzt wird, falls das in den Leitungen eingeschlossene Druckmediumvolumen nicht schon selbst zur Glättung der Nutzimpulse genügt.There should be no strong pulsating current at the consumer. Therefore the chopper frequency of the valve arrangement should be far above the natural frequency of the consumer circuit. This can be achieved thereby be that the valve arrangement is designed for a high operating frequency and, if necessary, the natural frequency of the consumer circuit is reduced by a small memory, if the volume of pressure medium enclosed in the lines is not already is even sufficient to smooth the useful pulses.

Zur Herabsetzung der Energieverlust sollten die durch die Ventilanordnung erzeugten Nutzimpulse eine möglichst große Flankensteilheit aufweisen.To reduce the energy loss, the valve assembly should generated useful pulses have the greatest possible edge steepness.

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Das Kernstück der in Fig. 2 dargestellten Ventilanordnung ist die Drehblende, die den über einen Pumpenanschluß 8 in Pfeilrichtung von der nicht dargestellten Pumpe geförderten Mediumstrom, z.B. einen Oelstrom je nach Drehwinkel einem Rücklaufanschluß 9 oder über ein in einer Verbindungsleitung 10 angeordnetes, aus einem Ventilsitz 11, einer Ventilplatte 12 und einer Rückholfeder 12' bestehendes Rückschlagventil einem Verbraucheranschluß 13 zuführt. Die dargestellte Drehblende umfaßt eine auf einer Antriebswelle axial verschiebbar angeordnete Kurvenhülse 15, die über eine Keilverbindung 16 mit der Antriebswelle 14 drehmomentübertragend verbunden ist. Diese beiden drehenden Teile, nämlich die Antriebswelle 14 und die Kurvenhülse 15 werden durch Wälzlager 17 und 18 in einem Gehäuse 19 derart zentriert, daß Hülsenerhebungen 15' eine im Gehäuse 19 vorgesehene Abflußbohrung 20 bis auf ein kleines Spaltleck abdichten. Die Abflußbohrung 20 steht hierbei mit der Leitung 10, die ebenfalls als Bohrung im Gehäuse 19 ausgebildet ist, in Verbindung.The core of the valve arrangement shown in Fig. 2 is the rotary screen, which has a pump connection 8 in the direction of the arrow Medium flow conveyed by the pump (not shown), e.g. an oil flow, depending on the angle of rotation, a return connection 9 or via a valve seat 11, a valve plate 12 and a return spring 12 'arranged in a connecting line 10 Non-return valve supplies a consumer connection 13. The rotary shutter shown includes one on a drive shaft axially displaceable cam sleeve 15, which is connected to the drive shaft 14 in a torque-transmitting manner via a spline connection 16 is. These two rotating parts, namely the drive shaft 14 and the cam sleeve 15, are supported by roller bearings 17 and 18 in a housing 19 centered in such a way that the sleeve bumps 15 'have a drain hole 20 provided in the housing 19 except for a small one Seal gap leak. The drain hole 20 is connected to the line 10, which is also designed as a hole in the housing 19 is connected.

In der dargestellten Lage der Kurvenhülse 15, in welcher die Bohrung 20 durch die Hülsenerhebung 15' abgedichtet ist, fördert die Pumpe in den Verbraucherteil, d.h. zum Verbraucheranschluß 13. Dreht nun die Antriebswelle 14 und damit die Kurvenhülse 15 in Pfeilrichtung weiter, so tritt eine Lage auf, in welcher die Bohrung 20 durch die Hülsenerhebung 15· freigegeben wird. In dieser Lage fördert die Pumpe über einen Blendenraum 21, der von Wellendichtungen 22 und 23 begrenzt ist, zum Rücklaufansehluß 9, d.h. drucklos in den Tank des Druckmediums.In the position shown, the cam sleeve 15, in which the bore 20 is sealed by the sleeve elevation 15 ', promotes the pump in the consumer part, i.e. to the consumer connection 13. Now turns the drive shaft 14 and thus the cam sleeve 15 further in the direction of the arrow, a position occurs in which the bore 20 is exposed by the sleeve elevation 15. In this Position, the pump conveys via an orifice space 21, which is delimited by shaft seals 22 and 23, to the return connection 9, i.e. pressureless into the tank of the pressure medium.

Das Impulsverhältnis a/b (Fig. 1, 1a, 1b) kann durch Verschieben der Kurvenhülse 15 auf der Antriebswelle 14 eingestellt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Impulsverhältnis a/b vergrößert, wenn die Kurvenhülse 15 nach rechts verschoben wird.The pulse ratio a / b (FIGS. 1, 1a, 1b) can be adjusted by moving the cam sleeve 15 on the drive shaft 14. In the illustrated embodiment, the pulse ratio a / b is increased when the cam sleeve 15 is shifted to the right will.

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.6..6.

Die Impulsfrequenz wird durch die Drehzahl der Antriebswelle 14 sowie durch die Anzahl der Hülsenerhebungen 15' bestimmt.The pulse frequency is determined by the speed of the drive shaft 14 and by the number of sleeve elevations 15 '.

Gemäß Fig. 3 ist eine Ventilanordnung 2¹, welche aufbaumäßig beispielsweise der Ausführungsform der Fig. 2 entspricht, direkt an eine Zahnradpumpe 1¹ angeflanscht, wobei die Antriebswelle 14' der Ventilanordnung 2¹, welche die Drehblende, d.h. die Kurvenhülse in Fig. 2 trägt, über eine Keilriemenübertragung durch die Pumpenwelle 24 angetrieben wird. Die Impulsfrequenz wird somit durch das Durchmesserverhältnis von auf den Wellen 24 und 14' angeordneten Riemenscheiben 25 bzw. 26 sowie durch die Pumpendrehzahl bestimmt. Die Ventilanordnung 2' weist im übrigen wiederum eine Rücklaufleitung 9', die drucklos in den Tank 4 mündet, sowie eine Verbraucherleitung 13' auf.According to FIG. 3, a valve arrangement 2 ¹ , which in terms of structure corresponds, for example, to the embodiment of FIG. 2, is ^{flanged directly to a gear pump 1 1} , the drive shaft 14 'of the valve arrangement 2 ¹ , which is the rotary diaphragm, ie the cam sleeve in FIG carries, is driven by the pump shaft 24 via a V-belt transmission. The pulse frequency is thus determined by the diameter ratio of the pulleys 25 and 26 arranged on the shafts 24 and 14 'as well as by the pump speed. The valve arrangement 2 'also has a return line 9' which opens into the tank 4 without pressure, as well as a consumer line 13 '.

Falls die Impulsfrequenz zur Erzielung einer geringen Welligkeit ohne großen-Speicher so hoch gewählt werden muß, daß das Rückschlagventil 5 (Fig. 1) bzw. 11, 12, 12¹ den Stromstößen nicht mehr zu folgen vermag, so kann dessen Funktion durch eine entsprechend erweiterte Drehblende übernommen werden.If the pulse frequency to achieve a low ripple without a large memory has to be selected so high that the check valve 5 (Fig. 1) or 11, 12, 12 ^{1 is} no longer able to follow the current surges, its function can be changed accordingly extended rotating bezel.

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Claims

PATENT CLAIMS

1. Method for low-loss changing the flow rate of a Positive displacement pump with a fixed displacement volume, characterized in that the delivery flow of the pump is periodically divided into two changeable parts is chopped up, of which one part is supplied to the consumer as a useful part and the other part as Return part is discharged without pressure.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by one for connection to the output of the pump (1) certain valve arrangement (2) containing a rotary diaphragm (3), which periodically alternates the flow rate of the pump (1) one containing a check valve (5) for connection to the consumer (6) intended utility line or one for Connection to a pressureless storage tank (4) of the pump (1) feeds certain return line.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the rotary shutter is mounted on one in a housing (19) Drive shaft (14) slidably arranged, with the drive shaft (14) rotating with the cam sleeve (15), the sleeve elevations (15 ') when the drive shaft (14) rotates, an outflow opening (20) connected to a pump connection (8) intermittently seal or connect to the return line (9), the duration of the last-mentioned connection with respect to the The time of a full rotation of the drive shaft (14) can be set by axially displacing the cam sleeve (15) on the drive shaft (14) is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the drain opening (20) with a pump connection (8) at one end and a consumer connection at its other end (13) having the check valve (11, 12, 12 ') contain-

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the bore (10) in the housing (19) is in communication.

5. Apparatus according to claim 2 or one of claims 3 and 4, characterized in that the rotary shutter with means for coupling is provided on the pump shaft.

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