DE4123689A1 - Regeleinrichtung fuer verdraengerpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit einer quer zur Antriebswelle vorgesehenen Gehäusebohrung, in der ein Stromregelkolben geführt ist. Die Gehäusebohrung enthält außerdem eine Drosseleinrichtung, die mit einem an einen Verbraucher angeschlossenen Auslaß in Verbindung steht. Dabei unterliegt eine außenliegende Stirnfläche des Stromregelkolbens dem hinter der Drosseleinrichtung herrschenden Auslaßdruck und der Kraft einer Feder. Eine der Drosseleinrichtung zugewandte innenliegende Stirnfläche des Stromregelkolbens unterliegt dagegen dem inneren Pumpendruck. Unter dem inneren Pumpendruck versteht man in diesem Zusammenhang den Druck vor der Drosseleinrichtung. Der Stromregelkolben gibt in Abhängigkeit eines auf die beiden Stirnflächen wirkenden und durch die Drosseleinrichtung erzeugten Differenzdruckes eine Verbindung von den Druckkammern der Pumpe zu einem Einlaßkanal frei, d. h., der Förderkolben regelt mit steigender Pumpendrehzahl einen gleichfalls steigenden Förderstromanteil zur Saugseite der Pumpe ab. Der im Verbraucher verfügbare Nutzstrom läßt sich durch diese Maßnahme konstant halten oder verringern.

Eine Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits aus der US-PS 43 11 161 bekannt. Dort verwendet man als Teil der Drosseleinrichtung einen Regelstift mit einem zylindrischen und einem kegeligen Abschnitt, der sich durch eine Drosselbohrung erstreckt. Beim Verschieben des Stromregelkolbens ergibt der veränderliche Durchmesser des Regelstifts eine den Durchflußquerschnitt zum Auslaß verändernde Ringdrossel. Die Formgebung des Regelstifts bestimmt daher den Verlauf der Förderstromkennlinie. Eine solche mit einem Regelstift arbeitende Drosseleinrichtung läßt sich in der Serienherstellung nicht so abstimmen, daß man immer genau gleiche Kennlinienverläufe erhält. Die Streubreite ist verhältnismäßig groß. So kann z. B. der Regelstift exzentrisch in der Drosselbohrung sitzen, so daß dieser einseitig zur Anlage kommen kann. Der den Regelstift tragende Ventilkolben bleibt dann hängen. Weiter macht es Schwierigkeiten, die radialen Toleranzen zwischen dem Regelstift und der Drosselbohrung exakt einzuhalten und die axiale Lage der Gehäuse-Abregelbohrung auf den Beginn des Regelstiftkegels genau abzustimmen. Benötigt man große Volumenströme, so besitzt der Regelstift häufig nur einen geringen Durchmesser, so daß sich dieser verbiegen kann.

Weiterhin hat die bekannte Regeleinrichtung die Eigenschaft, daß der Öffnungsweg des Stromregelkolbens mit steigendem Arbeitsdruck bei gleichbleibender Drehzahl kleiner wird, so daß die Veränderung des Drosselquerschnitts entsprechend kleiner ausfällt. Dadurch verändert sich die Kennliniencharakteristik druckabhängig. Man strebt jedoch eine möglichst druckunabhängige Fördercharakteristik an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die mit einfachen und daher betriebssicheren Bauteilen einen möglichst druckunabhängig fallenden Förderstrom über der Drehzahl bereitstellt. Dabei soll die zur Regeleinrichtung gehörende Drosseleinrichtung so ausgeführt sein, daß eine vielfältige Abwandlung der Förderstromkennlinie auf einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 6 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die in einer Gehäusebohrung des Stromregelkolbens sitzende Drosseleinrichtung besteht aus einer in ein Schraubstück fest eingesetzten Drosselbuchse, einer auf der Drosselbuchse gegen Federkraft verschiebbaren Stellhülse und aus einem die Stellhülse umgreifenden mit dem Schraubstück einteiligen Rohransatz. Die Stellhülse steuert entlang ihres Verschiebeweges einen an der Drosselbuchse vorhandenen veränderlichen Durchtrittsquerschnitt zum Auslaß. Weiter bildet der Rohransatz mit der Stellhülse einen veränderlichen Ringspalt, der eine Verbindung von der Pumpe zu dem veränderlichen Durchtrittsquerschnitt herstellt. Die Höhe des Staudrucks am Ringspalt ist dabei verantwortlich für die Bewegung der Stellhülse und den durch diese gesteuerten veränderlichen Durchtrittsquerschnitt. Über den veränderlichen Durchtrittsquerschnitt fließt der gesamte Förderstrom. Der Durchtrittsquerschnitt ist so zu bemessen, daß nach Beendigung des Steuerweges ein Restquerschnitt offen bleibt. Eine Stirnseite der Drosselbuchse ist einer den Pumpendruck führenden und durch die innenliegende Stirnfläche des Stromregelkolbens begrenzten Kammer zugewandt, die an den Einlaß (Abregelbohrung) der Pumpe anschließbar ist. Die Höhe des Differenzdrucks in der Kammer hinter dem Ringspalt ist maßgebend für die Stellung des Stromregelkolbens und die Größe des zum Einlaß abgeregelten Förderstromanteils. Nach Anspruch 2 kann die Drosseleinrichtung auch so ausgeführt sein, daß man neben dem veränderlichen Durchtrittsquerschnitt einen zweiten unveränderlichen Durchtrittsquerschnitt an der Stirnseite der Drosselbuchse vorsieht. In diesem Falle kann der veränderliche Durchtrittsquerschnitt kleiner sein, da der unveränderliche Durchtrittsquerschnitt als Restquerschnitt immer erhalten bleibt.

Für beide Varianten gilt der Vorteil einer einfachen Fertigung und einer betriebssicheren Funktion. Die Durchtrittsquerschnitte lassen sich auf die zu versorgenden Verbraucher leicht abstimmen. Die Abstimmung erfolgt durch Verändern der Durchtrittsquerschnitte an der Drosselbuchse und/oder der auf die Stellhülse einwirkenden Federkraft.

Nach Anspruch 3 läßt sich der veränderliche Durchtrittsquerschnitt zweckmäßig als Drosselbohrung in der Drosselbuchse ausführen, die mit einer Steuerkante der Steuerhülse zusammenwirkt. Eine solche Ausführung eignet sich für kleinere Verbraucherströme.

Nach Anspruch 4 kann man wahlweise das freie Ende der Drosselbuchse auch als Kegel ausführen, wobei der Kegel mit einer Stirnkante der Stellhülse den veränderlichen ersten Durchtrittsquerschnitt herstellt. Zum Ableiten des Ölstromes ist in der Stellhülse noch eine Abströmbohrung vorgesehen. Diese Ausführung läßt sich wegen des verhältnismäßig großen veränderlichen Ringquerschnitts vorteilhaft bei größeren Verbraucherströmen anwenden.

Nach Anspruch 5 versieht man den Rohransatz des Schraubstücks im Bereich eines Pumpenzulaufkanals mit Durchbrüchen, durch die eine Verbindung von dem Zulaufkanal zum Ringspalt entsteht. Auf diese Weise lassen sich große Zulaufströme in der Drosseleinrichtung bereitstellen.

Der Ringspalt ist nach Anspruch 6 zweckmäßig durch eine Innenkröpfung des Rohransatzes und einen fußartigen, nach außen gerichteten Bund der Stellhülse gebildet. Die Innenkröpfung und der Bund liegen in Ausgangsstellung einander gegenüber.

Nach Anspruch 7 ist die Drosseleinrichtung zweckmäßig als Einschraubpatrone ausgeführt. Dadurch ist es möglich, die Förderstromcharakteristik abzuwandeln, indem man lediglich die Einschraubpatrone auswechselt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Anhand der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilquerschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 mit der in Ausgangsstellung dargestellten Regeleinrichtung und

Fig. 3 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführung der Drosseleinrichtung.

In Fig. 1 ist in einem Pumpengehäuse 1 und in einem Deckel 2 eine Antriebswelle 3 gelagert. Die Antriebswelle 3 trägt in üblicher Weise auf einer Keilverzahnung einen Rotor 4. In radialen Schlitzen des Rotors 4 sind radial bewegliche Flügel 5 geführt, die in einem Kurvenring 6 entlanggleiten. Eine Druckplatte 7 stützt sich während des Pumpenbetriebs an dem aus Rotor 4, Flügel 5 und Kurvenring 6 bestehenden Pumpenpaket ab. Die Druckplatte 7, der Kurvenring 6 und der gleichfalls als Druckplatte wirksame Deckel 2 sind durch einen Stift 8 zueinander ausgerichtet. Die Druckplatte 7 weist Aussparungen mit Drucköffnungen 10 auf. Im Bereich der Drucköffnungen 10 liegt die Druckzone der Pumpe. Aus der Zeichnung nicht ersichtliche Förderkammern zwischen den Flügeln 5, dem Rotor 4 und dem Kurvenring 6 stehen über einen teilringförmigen Raum 11 mit einer Saugbohrung 12 in Verbindung. Die Saugbohrung 12 mündet in einen Einlaßkanal 13, der an den teilringförmigen Raum 11 anschließt. Das von den Flügeln 5 zur Druckseite geförderte Öl gelangt über die Drucköffnungen 10 und eine Druckkammer 14 in einen Zulaufkanal 35. Dieser Zulaufkanal 35 steht über ein mit einer Drosseleinrichtung 16 kombiniertes Stromregelventil 17 mit einem Verbraucher, z. B. einer Lenkeinrichtung, in Verbindung.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Drosseleinrichtung 16 und das Stromregelventil 17 gleichachsig zueinander in einer Gehäusebohrung 18 eingesetzt sind, die versetzt und quer zur Antriebswelle 3 verläuft. Ein Kolben 20 des Stromregelventils 17 steuert in bekannter Weise mit einer innenliegenden Stirnfläche 21 einen mit dem Einlaßkanal 13 (Fig. 1) verbundenen Kanalabschnitt 13A (Abregelbohrung). Zum besseren Verständnis ist dieser Kanalabschnitt in Fig. 2 um ca. 65° in die Zeichnungsebene verlegt. In der gezeichneten Ausgangsstellung liegt die Stirnfläche 21 unter Belastung einer Feder 22 an einer Drosselbuchse 23 der Drosseleinrichtung 16 an. Der Kanalabschnitt 13A ist dabei von einem Steuerbund 24 des Stromregelkolbens 17 überdeckt. Zwischen der Stirnfläche 21 und der Drosseleinrichtung 16 liegt eine Kammer 25, die an den Kanalabschnitt 13A anschließbar ist.

Nach der Erfindung besteht die Drosseleinrichtung 16 aus der bereits erwähnten Drosselbuchse 23, die in einem Schraubstück 26 der Gehäusebohrung 18 fest eingesetzt ist. Auf der Drosselbuchse 23 ist eine Stellhülse 27 gegen die Kraft einer Feder 28 verschiebbar geführt. Die Drosselhülse 27 hat eine Steuerkante 30, die einen veränderlichen Durchtrittsquerschnitt 31 in der Drosselbuchse 23, z. B. in Form einer Drosselbohrung, steuert. Die Drosselbuchse 23 hat an einer der Kammer 25 zugewandten Stirnseite 15 einen zweiten größeren und unveränderlichen Durchtrittsquerschnitt 32. Beide Durchtrittsquerschnitte 31 und 32 führen zu einem mit dem Verbraucher verbundenen Auslaß 33. Das Schraubstück 26 weist einen Rohransatz 34 auf, der im Bereich des an die Pumpendruckseite (Druckkammer 14, Fig. 1) angeschlossenen Zulaufkanals 35 Durchbrüche 37 aufweist, so daß eine Ringkammer 36 über einen Ringspalt 38 mit der Kammer 25 Verbindung hat. Der Ringspalt 38 ist durch eine Innenkröpfung 40 am Rohransatz 34 und einen fußartigen, nach außen gerichteten Bund 41 der Stellhülse 27 gebildet. Die Innenkröpfung 40 und der Bund 41 stehen sich in Ausgangsstellung der Drosseleinrichtung 16 einander gegenüber. Eine außenliegende, die Feder 22 enthaltende Kammer 42 des Stromregelventils 17 ist durch eine Stirnfläche 43 des Kolbens 20 abgeschlossen. Die Kammer 42 schließt über einen strichpunktiert angedeuteten Kanal 44 an den Auslaß 33 an. Die Fig. 2 zeigt die Regeleinrichtung 16, 17 in der Ausgangsstellung bei stehender Pumpe.

Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt: Der gesamte Förderstrom der Pumpe fließt über den Zulaufkanal 35 und die Durchbrüche 37 im Rohransatz 34 zum Ringspalt 38. Bis zum Abregelpunkt bei einer Pumpendrehzahl von z. B. 1000 min^-1 fließt der Förderstrom über den Ringspalt 38. Dieser Förderstrom entspricht dem Durchtrittsquerschnitt 31, wobei sich der Kolben 20 um einen kleinen Betrag von der Stirnseite 15 der Drosselbuchse 23 entfernt. Der Steuerbund 24 gibt jedoch noch nicht den Kanalabschnitt 13A (Gehäuse-Abregelbohrung) frei. Dabei nimmt der Förderstrom folgenden Weg: Nach Verlassen des Ringspalts 38 fließt das Öl in die Kammer 25 und von dort gleichzeitig über den veränderlichen und den festen zweiten Durchtrittsquerschnitt 31 bzw. 32 und über den Hohlraum der Drosselbuchse 23 zum Auslaß 33. Der Steuerbund 24 des Stromregelkolbens 20 hält zunächst den zur Saugseite führenden Kanalabschnitt 13A noch geschlossen.

Sobald der Abregelpunkt erreicht ist, überwindet die auf die innenliegende Stirnfläche 21 des Kolbens 20 wirkende Druckkraft die gemeinsame Kraft aus Feder 22 plus der Kraft des Druckes auf die außenliegende Stirnfläche 43 in der Kammer 42. Der in der Kammer 25 wirkende Differenzdruck verschiebt also den Kolben 20 nach rechts, so daß ein Teil des Förderstromes über den Kanalabschnitt 13A zur Saugseite abströmen kann. Vom Abregelpunkt an verharrt die Förderstromkennlinie in einem kleinen Drehzahlbereich im wesentlichen waagrecht.

Da der Förderstrom mit der Drehzahl proportional ansteigt, erzeugt dieser vor dem Ringspalt 38 einen entsprechend ansteigenden Staudruck, der die Stellhülse 27 gegen die Kraft der Feder 28 in die Richtung des Stromregelkolbens 20 bewegt. Die Stellhülse 27 schneidet mit ihrer Steuerkante 30 den ersten Durchtrittsquerschnitt 31 an und überdeckt diesen immer weiter, bis dieser ganz geschlossen ist. Die Kennlinie fällt bis zur vollständigen Überdeckung des veränderlichen Durchtrittsquerschnitts 31 stetig ab. Der Förderstrom kann jetzt nur noch über den unveränderlichen zweiten Durchtrittsquerschnitt 32 fließen, wobei die Kennlinie bei weiter steigender Drehzahl wiederum einen im wesentlichen waagrechten Verlauf hat. Die mit der Drehzahl weiter steigende Förderstrommenge, die nicht mehr über die Drosseleinrichtung 16 abfließen kann, wird durch eine entsprechende Stellung des Stromregelkolbens 20 zum Pumpeneinlaß (Kanalabschnitt 13A) abgeregelt.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Drosseleinrichtung. Das der Kammer 25 zugewandte Ende einer Drosselbuchse 23A ist als Kegel 45 ausgeführt, der zusammen mit einer Stirnkante 46 einer Stellhülse 27A einen veränderlichen Durchtrittsquerschnitt 31A bildet. Stromabwärts hinter dem ersten Durchtrittsquerschnitt 31A kann das Öl über eine Abströmbohrung 47 zum Auslaß abfließen. Ein zweiter unveränderlicher Durchtrittsquerschnitt 32A in der Drosselbuchse 23A entspricht der Ausführung in Fig. 2.

Eine weitere Abwandlung läßt sich anhand der Fig. 2 erläutern: Der unveränderliche zweite Durchtrittsquerschnitt 32 kann auch fortfallen, d. h., die Drosselbuchse 23 kann an ihrer Stirnseite 15 geschlossen sein. Der veränderbare Durchtrittsquerschnitt 31 ist in diesem Falle größer auszuführen, damit ein offener Restquerschnitt übrig bleibt, wenn die Feder 28 "auf Block" geht.

Die erfindungsgemäße Drosseleinrichtung 16 läßt sich als vormontierte Schraubpatrone ausführen. Diese Schraubpatrone ist leicht austauschbar und durch einfaches Ändern der Durchtrittsquerschnitte sowie der auf die Stellhülse 27, 27A einwirkenden Federkraft an die Verbrauchererfordernisse anzupassen.

Bezugszeichen

 1 Pumpengehäuse
 2 Deckel
 3 Antriebswelle
 4 Rotor
 5 Flügel
 6 Kurvenring
 7 Druckplatte
 8 Stift
 9 -
10 Drucköffnungen
11 teilringförmiger Raum
12 Saugbohrung
13 Einlaßkanal
13A Kanalabschnitt
14 Druckkammer
15 Stirnseite von 23
16 Drosseleinrichtung
17 Stromregelventil
18 Gehäusebohrung
19 -
20 Kolben von 17
21 Stirnfläche von 20
22 Feder
23 Drosselbuchse
23A Drosselbuchse
24 Steuerbund von 20
25 Kammer
26 Schraubstück
27 Stellhülse
27A Stellhülse
28 Feder
29 -
30 Steuerkante an 27
31 veränderlicher Durchtrittsquerschnitt
31A veränderlicher Durchtrittsquerschnitt
32 unveränderlicher Durchtrittsquerschnitt
32A unveränderlicher Durchtrittsquerschnitt
33 Auslaß
34 Rohransatz
35 Zulaufkanal
36 Ringkammer
37 Durchbrüche
38 Ringspalt
39 -
40 Innenkröpfung
41 fußartiger Bund
42 Kammer
43 Stirnfläche von 20
44 Kanal
45 Kegel
46 Stirnkante von 23A
47 Abströmbohrung

Claims (8)

1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:

• a) in einer quer zur Antriebswelle (3) vorgesehenen Gehäusebohrung (18) ist ein Stromregelkolben (20) geführt;
• b) die Gehäusebohrung (18) enthält außerdem eine Drosseleinrichtung (16), die mit einem an einen Verbraucher angeschlossenen Auslaß (33) in Verbindung steht;
• c) eine außenliegende Stirnfläche (43) des Stromregelkolbens (20) unterliegt dem Auslaßdruck hinter der Drosseleinrichtung (16) und ist gleichzeitig durch eine Feder (22) belastet;
• d) eine innenliegende Stirnfläche (21) des Stromregelkolbens (20) unterliegt dem Pumpendruck;
• e) der Stromregelkolben (20) gibt in Abhängigkeit eines auf die beiden Stirnflächen (21; 43) wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung von der Druckseite der Pumpe zu einem Einlaßkanal (13) frei,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• f) die in der Gehäusebohrung (18) des Stromregelkolbens (20) sitzende Drosseleinrichtung (16) besteht aus einer in ein Schraubstück (26) fest eingesetzten Drosselbuchse (23), einer auf der Drosselbuchse (23) gegen die Kraft einer Feder (28) verschiebbaren Stellhülse (27) und einem die Stellhülse (27) umgreifenden mit dem Schraubstück (26) einteiligen Rohransatz (34);
• g) die Stellhülse (27) steuert entlang ihres Verschiebeweges einen veränderlichen Durchtrittsquerschnitt (31) an der Drosselbuchse (23) zum Auslaß (33);
• h) der Rohransatz (34) bildet mit der Stellhülse (27) einen veränderlichen Ringspalt (38), der eine Verbindung von der Pumpe zu dem Durchtrittsquerschnitt (31) herstellt und
• i) eine Stirnseite (15) der Drosselbuchse (23) ist einer den Pumpendruck führenden und durch die innenliegende Stirnfläche (21) des Stromregelkolbens (20) begrenzten Kammer (42) zugewandt, die an den Einlaßkanal (13) der Pumpe anschließbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbuchse (23) neben dem veränderlichen Durchtrittsquerschnitt (31) an ihrer Stirnseite (15) einen unveränderlichen zweiten Durchtrittsquerschnitt (32) zum Auslaß aufweist (Fig. 2).

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - der veränderliche Durchtrittsquerschnitt (31) ist als Drosselbohrung in der Drosselbuchse (23) ausgeführt und
• - die Drosselbohrung ist durch eine Steuerkante (30) der Stellhülse (27) steuerbar.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - das der Kammer (25) zugewandte Ende der Drosselbuchse (23A) ist als Kegel (45) ausgeführt; der Kegel (45) bildet zusammen mit einer Stirnkante (46) der Stellhülse (27A) den veränderlichen ersten Durchtrittsquerschnitt (31A) und hinter dem Durchtrittsquerschnitt (31A) liegt in der Stellhülse (27A) eine Abströmbohrung (Fig. 3).

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - der Rohransatz (34) des Schraubstücks (26) bildet im Bereich eines Zulaufkanals (35) der Pumpe mit der Gehäusebohrung (18) eine Ringkammer (36) und in den Rohransatz (34) sind Durchbrüche (37) eingearbeitet, die eine Verbindung von der Ringkammer (36) zu dem Ringspalt (38) herstellen.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - der Ringspalt (38) ist durch eine Innenkröpfung (40) des Rohransatzes (34) und einen fußartigen, nach außen gerichteten Bund (41) der Stellhülse (27) gebildet und
• - die Innenkröpfung (40) und der Bund (41) liegen in Ausgangsstellung einander gegenüber.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (16) als Einschraubpatrone ausgeführt ist.