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Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine Radialkolbenpumpe mit einem
in eine Saugbohrung eingesetzten Leistungsregler ist bereits aus
der
DE-OS 37 34 928 bekannt.
Dieser Leistungsregler weist einen Drehkolben auf, der in seiner einen
Endstellung einen maximalen Durchflußquerschnitt freigibt. Beim
Drehen des Leistungsreglers in Richtung der anderen Endstellung
verkleinert sich der Durchflußquerschnitt
bis ein Minimalwert erreicht wird. Die Einstellung des Leistungsreglers
erfolgt von außen
durch einen Stellantrieb. Der Einbau eines Leistungsreglers ermöglicht es,
die Ausgangsleistung einer Radialkolbenpumpe mit guter Genauigkeit an
die Erfordernisse eines Verbrauchers mit stark schwankender Leistungsaufnahme,
z. B. eines Hydromotors für
den Lüfterantrieb
in Kraftfahrzeugen, anzupassen. Dies ergibt im Fahrbetrieb eine
Leistungsersparnis und damit einen geringeren Kraftstoffverbrauch.
Diese bekannte Anordnung arbeitet jedoch hinsichtlich einer gleichmäßigen Befüllung der Förderzylinder,
insbesondere im unteren Regelbereich bei Teilbefüllung, noch nicht voll zufriedenstellend.
Durch ungleichmäßiges Befüllen vergrößern sich
die bei Radialkolbenpumpen bauartbedingten Druckpulsationen und
damit auch die Geräusche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Radialkolbenpumpe so auszulegen, daß diese über einen möglichst großen Regelbereich von einem
oder mehreren Verbrauchern benötigtes Öl bereitstellen
kann. Dabei soll sich bei jeder momentanen Fördermenge eine gleichmäßige Befüllung aller Förderzylinder
aufrechterhalten lassen.
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Diese Forderung soll mit möglichst
geringem Bauaufwand und nur unwesentlich veränderten Außenabmessungen der Pumpe verwirklicht
werden.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale
der Ansprüche
1 bis 13 gelöst.
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Nach der Erfindung teilt sich der
Förderstrom in
der Saugbohrung in einen Regelstrom und einen verhältnismäßig kleinen
Konstantstrom auf, wobei die Summe der beiden Ströme am Pumpenausgang für die Verbraucher
bereitsteht. Als Leistungsregler für den Regelstrom kommt in der
Saugbohrung ein kostengünstiges
elektromagnetisch verstellbares Ventilglied, z. B. ein Kolbenschieber,
zum Einbau. Der Regelstrom steht über eine große Spannbreite von
z. B. 0,3 bis 10,0 dm3/min je nach Anforderung dem
Hydromotor eines Kühlerlüfters und
gegebenenfalls weiteren Verbrauchern zur Verfügung. Der Konstantstrom von
0,3 dm3/min dient beispielsweise der Versorgung
einer Niveauregulierung und als Schmierstrom. Auf diese Weise läßt sich
eine bedarfsabhängige
und damit energiesparende Ansaugstromregelung für den Hauptverbraucher erzielen,
während
der für
die Niveauregulierung erforderliche Konstantstrom (Mindeststrom)
jederzeit bereitsteht.
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Nach Anspruch 2 ist das Ventilglied
des Leistungsreglers in einer die Saugbohrung schneidenden Bohrung
geführt,
wobei diese Bohrung in einen zur Saugbohrung parallelen, an die
Förderkolben
der Pumpe angeschlossenen Saugkanal mündet. Das Ventilglied hat für die Zufuhr
des Regelstromes an seinem freien Ende ein dem Saugkanal zugewandtes Schließglied,
während
die Saugbohrung außerdem über eine
Blendenbohrung für
den Konstantstrom ständig
an die Förderkolben
angeschlossen ist. Durch diese spezielle Anordnung ermöglicht man eine
raumsparende Aufteilung des Förderstromes.
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Die vorteilhafte Lage des Ventilgliedes
unmittelbar am Nockenraum gemäß Anspruch
3 schafft kurze Strömungswege
zu den Förderkolben
und damit auch einen ruhigen Förderbetrieb.
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Nach den Ansprüchen 4 und 5 läßt sich
das Ventilglied vorteilhaft als Kolbenschieber oder als Sitzventil
ausführen.
Um die Versorgung durch die Pumpe jederzeit sicherzustellen, gibt
das Ventilglied nach Anspruch 6 bei einem eventuellen Stromausfall immer
den größten Regelquerschnitt
frei.
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Zur raumsparenden Unterbringung des
Leistungsreglers trägt
nach Anspruch 7 außerdem
bei, daß dieser
radial zur Antriebswelle in einen Gehäusedeckel eingesetzt ist.
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Nach dem Merkmal von Anspruch 8 steht
die enge Bohrung für
den Konstantstrom mit einer in eine Stirnseite des Gehäusedeckels
eingearbeiteten Ringnut in Verbindung, die über mehrere Bohrungen in den
Nockenraum mündet.
Das Aufnahmevolumen der Ringnut wählt man so, daß diese
durch den Konstantstrom aufgefüllt
ist. Dadurch läßt sich
eine gleichmäßige Verteilung
des Drucköls
auf dem gesamten Umfang des Nockenraumes erreichen, in welchen die
Förderkolben
zur Ölaufnahme
eintauchen. Auch in Betriebszeiten, in welchen der Pumpe nur der
Konstantstrom zur Verfügung
steht, erhält man
somit eine gleichmäßige Teilbefüllung der
Förderkolben.
Dies begünstigt
einen ruhigeren Pumpenlauf.
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Nach Anspruch 9 ist es außerdem zweckmäßig, daß der über das
Ventilglied an die Saugbohrung anschließbare Saugkanal über eine
Ringnut und über
auf den Umfang gleichmäßig verteilte Öffnungen
des Gehäusedeckel
mit dem Nockenraum verbunden ist. Dadurch erfolgt ein gleichmäßiges Einströmen des
Drucköls
in den Nockenraum unterhalb der Förderkolben. Nach Anspruch 10
ist es hierbei vorteilhaft, die in Einbaulage der Pumpe unterhalb der
Mitte des Gehäusedeckels
liegenden Öffnungen kleiner
zu wählen
als die oberhalb der Deckelmitte liegenden Öffnungen. Dadurch läßt sich
vermeiden, daß zu
viel Öl über die
Ringnut zu den unten liegenden Förderkolben
abströmt
und die auf dem Umfang weiter oben liegenden Förderkolben unterbefüllt werden.
Die erwähnten
Merkmale sichern einerseits eine gute Aufladung der Förderkolben
bei großen
Regelmengen und hoher Drehzahl und andererseits läßt sich
auch bei beliebigen Abregelmengen eine gleichmäßige Teilbefüllung aller
Förderkolben
erreichen, was zu der bereits erwähnten Geräuschverminderung beiträgt.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung
besteht außerdem
darin, daß sich
nahezu alle für
die Ölstromteilung
und Ölführung auf
der Saugseite notwendigen Bohrungen und Kanäle mit geringem Aufwand in
den Gehäusedeckel
einarbeiten lassen.
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Nach Anspruch 11 kann man von der
den Konstantstrom führenden
Ringnut zu jeder Zylinderbohrung axial verlaufende Bohrungen legen.
Diese Bohrungen sind in der unteren Totpunktlage der Förderkolben
geöffnet,
so daß sich
der Konstantstrom unmittelbar einspritzen läßt. Diese Maßnahme ermöglicht eine
besonders gleichmäßige Zylinderfüllung.
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Da in einer nach Anspruch 11 ausgeführten Pumpe
bei zugeregeltem Leistungsventil ein verhältnismäßig hoher Saugunterdruck im
Nockenraum entstehen kann, sieht man zweckmäßig eine Druckentlastung des
Einbauraumes eines Wellendichtringes zur Saugbohrung vor. Auf diese
Weise kann man ein Ansaugen von Außenluft über den Wellendichtring vermeiden.
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Eine weitere Möglichkeit für die Druckentlastung des Wellendichtringes
und die Versorgung des Nockenraumes mit dem Konstantstrom läßt sich
dem Anspruch 13 entnehmen. Man verbindet zweckmäßig die Saugbohrung über eine
Bohrung im Pumpengehäuse
mit einer Ringnut im Einbauraum für den Wellendichtring. Von
dieser Ringnut führen
Blendenbohrungen zum Nockenraum. Diese Ausführung ist dann vorteilhaft,
wenn kein ausreichender Raum zur Unterbringung einer Ringnut im
Deckel vorhanden ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind
anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen
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1 einen
vereinfachten Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe mit einem Leistungsregelventil;
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2 einen
vergrößerten Schnitt
in stark vereinfachter Darstellung durch eine weitere Ausführungsform
eines Leistungsregelventils;
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3 einen
Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe entsprechend 1 mit einer anderen Konstantstromführung und
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4 eine
weitere Konstantstromführung
im Schnitt, entsprechend 1 und 3.
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Die Pumpe nach 1 weist ein durch Deckel 1 und 2 verschlossenes
Gehäuse 3 mit
einer Welle 4 auf. Die Welle 4 trägt einen
Nocken 5, der z. B. sechs sternförmig zur Welle angeordnete
Förderkolben 6 nacheinander
in eine Hubbewegung versetzt. Eine in einem Innenraum 7 abgestützte Feder 8 hält den Förderkolben 6 an
einer Umfangsfläche des
Nockens 5 in Anlage. Der Förderkolben 6 bewegt sich
in einer Zylinderbohrung 10, die durch eine Schraubkappe 11 verschlossen
ist. Die Schraubkappe 11 dient gleichzeitig zum Abstützen der
durch einen Bolzen 12 geführten Feder 8. Jeder
Förderkolben 6 weist
Einlaßöffnungen 13 auf,
die beim Saughub in einen Nockenraum 14 eintauchen. Alle Innenräume 7 der
Förderkolben 6 können über Druckkanäle 15 mit
einem Ringraum 16 in Verbindung treten. Als Auslaßventil
enthält
der Ringraum 16 eine durch einen gummielastischen Ring 17 gegen die
Druckkanäle 15 gepreßte Dichtscheibe 18 aus Federstahl.
Selbstverständlich
kann man anstelle des gezeichneten Auslaßventils auch Einzelventile, z.
B. in Form von Kugelrückschlagventilen,
vorsehen. Der Ringraum 16 führt über eine Bohrung 20 zu
einem mit Verbrauchern verbundenen Auslaßanschluß 21.
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Nach der Erfindung befindet sich
im Deckel 2 eine mit einem Tank (nicht dargestellt) verbundene Saugbohrung 22.
In eine die Saugbohrung 22 senkrecht schneidende Bohrung 23 ist
ein Leistungsregler 24 eingesetzt und in einer Gewindebohrung 25 des Deckels 2 verschraubt.
Der Leistungsregler 24 besteht im wesentlichen aus einem
als Kolbenschieber 26 ausgeführten Ventilglied und einem
mit diesem verbundenen Elektromagnet 27. Parallel zur Saugbohrung 22 liegt
ein Saugkanal 28, welcher mit einer in den Deckel 2 eingegossenen
Ringnut 30 Verbindung hat. Die Ringnut 30 wiederum
ist über
mehrere auf dem Umfang einer mit dem Deckel 2 einstückigen Prallplatte 31 gleichmäßig verteilte Öffnungen 32 an den
Nockenraum 14 angeschlossen. Diese Öffnungen 32 können in
Einbaulage unterhalb der Mitte M des Gehäusedeckels 2 kleiner
ausgeführt
sein als die weiter oben liegenden Öffnungen.
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Der Kolbenschieber 26 hat
an seinem freien Ende als Schließglied einen Bund 33,
der den von der Saugbohrung 22 in den Saugkanal 28 fließenden Regelstrom
bestimmt, der dann in dem Nockenraum 14 zum Ansaugen durch die Förderkolben 6 bereitsteht.
Der Saugkanal 22 hat außerdem über eine Blendenbohrung 34 mit
einer weiteren Ringnut 35 Verbindung. Diese Ringnut 35 ist über mehrere
zwischen den Förderkolben 6 liegende
schräge
Bohrungen 36 im Gehäuse 3 gleichfalls
an den Nockenraum 14 angeschlossen. Die Blendenbohrung 34 bestimmt den
Konstantstrom, der über
die Saugbohrung 22 und eine Einschnürung 37 des Kolbenschiebers 26 jederzeit
zufließen
kann. Das von der Pumpe angesaugte Öl wird also in der Saugbohrung 22 in
zwei verschiedene Saugströme
aufgeteilt, die sich im Nockenraum 14 wieder vereinen.
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Anstelle des Leistungsregelventils 24 mit
einem Kolbenschieber 26 als Ventilglied, kann man nach 2 auch ein Leistungsregelventil 38 mit
einem Sitzventil 40 vorsehen. Das Schließglied besteht hier
aus einem Ventilkegel 41, dessen Schaft 45 in
einer in eine Bohrung 42 des Deckels 2 eingesetzten Büchse 43 geführt ist.
Der Ventilkegel 41 dichtet gegen einen Ventilsitz 44 der
Büchse 43.
Der Schaft 45 trägt
einen mit einer Magnetspule 46 zusammenwirkenden Anker 47.
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Der Zulauf des Drucköls in einen
Innenraum 48 erfolgt von der Saugbohrung 22 über einen
Ringkanal 49 und mehrere Bohrungen 50 der Büchse 43. Der
Ringkanal 49 steht außerdem
mit der Blendenbohrung 34 und der Ringnut 35 für den Konstantstrom
in Verbindung. Eine Ausgleichsbohrung 52 sorgt für einen
Druckausgleich auf beiden Seiten des Sitzventils 40. Bei
Ausfall des Magnetstromes drücken
der Saugdruck und eine Feder 53 den Ventilkegel 41 in
die gezeichnete Öffnungsstellung,
so daß dann
eine ungeregelte Verbraucherversorgung gesichert ist.
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Die Leistungsregelventile 24 bzw. 38 lassen sich über ein
elektronisches Schaltgerät
(nicht dargestellt) in Abhängigkeit
von der Kühlwassertemperatur ansteuern.
Entsprechend der Ansteuerung des Elektromagnets 27 oder 46, 47 strömt mehr
oder weniger Öl
in den Saugkanal 28 bzw. den Nockenraum 14 ein, so
daß man
eine zur Kühlwassertemperatur
proportionale Lüfterregelung
erhält.
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Die in 1 gezeichnete
Sperrstellung, in welcher der Bund 33 die Bohrung 23 verschließt, kommt
bei voller Erregung des Magnets 27 zustande, wenn die Kühlwassertemperatur
niedrig liegt. Die Förderkolben 6 können dann
lediglich den durch die Blendenbohrung 34' festgelegten Konstantstrom ansaugen,
der über
den Weg der Ringnut 35 und die Bohrungen 36 im
Nockenraum 14 verfügbar
ist. Der Ölbedarf
der Niveauregulierung läßt sich
auf diese Weise jederzeit decken. Außerdem steht ein ausreichender
Schmierstrom in der Pumpe zur Verfügung.
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Sobald die Kühlwassertemperatur ansteigt, verringert
sich der Erregerstrom zum Elektromagnet 27, so daß sich der
Kolbenschieber 26 durch den Saugdruck und die Federkraft
geringfügig
in den Saugkanal 28 hineinbewegt. Dabei gibt der Bund 33 einen
entsprechenden Regelquerschnitt frei. Der dann fließende Regelstrom
treibt den Hydrolüfter
mit der zugehörigen
Drehzahl an. Auf diese Weise läßt sich
die Pumpenleistung an den jeweiligen Kühlbedarf anpassen. Der Konstantstrom
für die
Niveauregulierung bleibt hiervon unbeeinflußt.
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Das Leistungsregelventil 38 in
der Ausführung
als Sitzventil nach 2 arbeitet
in entsprechender Weise.
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Während
man in 1 für die Verteilung
des Konstantstromes mehrere von der Ringnut 35 abzweigende
schräggerichtete
Bohrungen 36 in Nockenraum 14 vorsieht, zeigt
die 3 ersatzweise in die
Zylinderbohrungen 10 mündende
axiale Bohrungen 54. Diese Bohrungen 54 sind in
der unteren Totpunktlage (Saugphase) der Förderkolben 6 ganz
geöffnet.
Die Exzentrizität
des Nockens 5, die Einlaßbohrungen 13 und
die Bohrungen 54 sind so aufeinander abgestimmt, daß kein Kurzschluß zwischen den
genannten Bohrungen 13 und 54 stattfinden kann.
Der Konstantstrom läßt sich
also durch "Direkteinspritzung" zuführen, wodurch
eine noch gleichmäßigere Zylinderfüllung erzielt
wird. Auf diese Weise erhält
man eine sehr geringe Konstantstrommenge (Mindeststrom), der für die Aufrechterhaltung
der Schmierung, zur Vermeidung von Temperaturschocks im Verbraucher
sowie für
die eventuelle Versorgung von Nebenverbrauchern benötigt wird.
Die gleichmäßige Befüllung bewirkt
eine geringe Druckpulsation und damit auch einen niedrigeren Geräuschpegel.
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In dieser Anordnung kann bei zugeregeltem Leistungsregelventil 24 ein
verhältnismäßig hoher Saugunterdruck
im Nockenraum 14 entstehen. Damit über einen Wellendichtring 56 und
ein Gleitlager keine Außenluft
angesaugt wird, entlastet man einen Einbauraum 55 des Wellendichtringes 56 über Bohrungen 57 und 58 zur
Saugbohrung 22.
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In der Ausführung nach 4 steht die Saugbohrung 22 über eine
Bohrung 60 mit einer Ringnut 61 des Einbauraums 55 für den Wellendichtring 56 in
Verbindung. von dieser Ringnut 61 zweigen mehrere in den
Nockenraum 14 mündende
Blendenbohrungen 62 ab. Durch ihre Länge und den engen Querschnitt
liefern die Blendenbohrungen den gewünschten Konstantstrom. In diesem
Falle dient die Bohrung 60 zur Entlastung des Wellendichtringes 56 und
zugleich als "Zubringer" für den Konstantstrom
bei zugeregeltem Kolbenschieber 26.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung,
daß man in
Radialkolbenpumpen mit z. B. in zwei radialen Ebenen liegenden Kolbengruppen
zur Versorgung von zwei Verbraucherkreisen, die eine Kolbengruppe mit
den Bohrungen 54, einschließlich der Ringnut 35 (3), und die andere Kolbengruppe
mit den Bohrungen 60 bzw. 62 (4) ausrüsten kann. Die betreffenden
Bohrungsanordnungen befinden sich dann, – gesehen in axialer Richtung
-, im vorderen (Welleneingang) und im hinteren Pumpenteil. Die Konstantstromversorgung
läßt sich
somit unter Berücksichtigung
der Raumverhältnisse
in der Pumpe festlegen.
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- 1
- Deckel
- 2
- Deckel
- 3
- Gehäuse
- 4
- Welle
- 5
- Nocken
- 6
- Förderkolben
- 7
- Innenraum
- 8
- Feder
- 9
-
- 10
- Zylinderbohrung
- 11
- Schraubkappe
- 12
- Bolzen
- 13
- Einlaßöffnungen
- 14
- Nockenraum
- 15
- Druckkanal
- 16
- Ringraum
- 17
- gummielastischer
Ring
- 18
- Dichtscheibe
- 19
-
- 20
- Bohrung
- 21
- Auslaßanschluß
- 22
- Saugbohrung
- 23
- Bohrung
für 26
- 24
- Leistungsregelventil
- 25
- Gewindebohrung
- 26
- Kolbenschieber
- 27
- Elektromagnet
- 28
- Saugkanal
- 29
-
- 30
- Ringnut
- 31
- Prallplatte
- 32
- Öffnungen
- 33
- Bund
- 34
- Blendenbohrung
- 35
- Ringnut
- 36
- Bohrung
- 37
- Einschnürung an 26
- 38
- Leistungsregelventil
- 39
-
- 40
- Sitzventil
- 41
- Ventilkegel
- 42
- Bohrung
- 43
- Büchse
- 44
- Ventilsitz
- 45
- Schaft
- 46
- Magnetspule
- 47
- Anker
- 48
- Innenraum
- 49
- Ringkanal
- 50
- Bohrung
- 51
-
- 52
- Ausgleichsbohrung
- 53
- Feder
- 54
- Bohrungen
- 55
- Einbauraum
für WDR
- 56
- Wellendichtring
- 57
- Bohrung
- 58
- Bohrung
- 59
-
- 60
- Bohrung
- 61
- Ringnut
- 62
- Blendenbohrung
- M
- Mitte
von 2