DE69010631T2

DE69010631T2 - Verdrängerpumpe-Anlagen.

Info

Publication number: DE69010631T2
Application number: DE1990610631
Authority: DE
Inventors: Ian Trevor Bristow
Original assignee: Hobourn Automotive Ltd
Current assignee: Wop Industria E Comercio De Bombas Ltda Diad Br
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2010-11-14
Also published as: DE69010631D1; EP0428374A1; EP0428374B1; GB8925592D0

Description

Diese Erfindung betrifft Verdrängerpumpenanlagen, insbesondere derartige Anlagen, bei denen Fördermengen von zwei Verdrängerpumpenquellen verfügbar sind, um einem gemeinsamen Speisekanal zugeführt zu werden.
Gemäß dieser Erfindung wird eine Verdrängerpumpenanlage mit einem ersten und zweiten Ablaufkanal für gepumpte Flüssigkeit, einem Hauptabflußkanal, der zur Aufnahme einer Durchflußmenge vom ersten Ablaufkanal und zur Aufnahme einer Durchflußmenge vom zweiten Ablaufkanal über ein Rückschlagventil angeschlossen ist, einer Regulierungsöffnung, die im Hauptabflußkanal an einer Stelle zur Aufnahme der Vereinten Durchflußmengen angeordnet ist, und einem Regelventil zum Dosieren der Durchflußmenge vom zweiten Ablaufkanal zwischen dem Hauptabflußkanal und Überlaufkanal und zum Regulieren des Umleitens eines Teiles der Durchflußmenge vom ersten Ablaufkanal durch den Überlaufkanal vorgesehen, wobei das Regelventil ein Ventilelement umfaßt, das verschiebbar in einer Bohrung in einem Ventilkörper befestigt ist, wobei ein Ende der Bohrung mit dem Hauptabflußkanal an einer Stelle stromaufwärts der Regulierungsöffnung verbunden ist, sowie mit einer Feder, die in einer Federkammer im Ventilkörper angeordnet ist und das Ventilelement zum einen Ende der Bohrung vorspannt, wobei die Federkammer mit dem Hauptabflußkanal an einer Stelle stromabwärts der Regulierungsöffnung in Verbindung steht, wobei das Ventilelement einen ersten Steuerkolben zwischen dem einen Ende der Ventilbohrung und dem Überlaufkanal aufweist sowie einen zweiten Steuerkolben, der zwischen der Federkammer und dem Überlaufkanal angeordnet ist, und der Ventilkörper eine ringförmige Umgehungsöffnung aufweist, die regelbar durch die zweite Regulierungsfläche verschlossen wird und mit dem zweiten Ablaufkanal an einer Stelle stromaufwärts des Rückschlagventils in Verbindung steht, wobei die Umgehungsöffnung und der axiale Endteil des zweiten Steuerkolbens, der dem Überlaufkanal näher liegt, in bezug zueinander so geformt sind, daß bei Bewegung des Ventilelements gegen die Federbelastung die Verbindung zwischen der Umlauföffnung und dem Raum in der Ventilbohrung an der axialen Seite des zweiten Steuerkolbens, der dem einen Ende der Ventilbohrung näher liegt, zumindest anfangs weniger als vollständig ringförmig ist, wenn sich das Ventilelement gegen die Federbelastung bewegt.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung umfaßt der Überlaufkanal eine ringförmige Überlauföffnung, die um die Ventilbohrung verläuft, und der Rand der Überlauföffnung, der dem ersten Steuerkolben näher liegt, und das Ende des ersten Steuerkolbens, das dem Ende der Ventilbohrung näher liegt, sind in bezug zueinander so geformt, daß bei Bewegung des Ventilelements gegen die Federbelastung die Verbindung zwischen der Umgehungsöffnung und dem einen Ende der Ventilbohrung zumindest anfangs weniger als vollständig ringförmig ist, wenn sich das Ventilelement gegen die Federbelastung bewegt.
Die allmähliche Zunahme im Verbindungsbereich zu einer vollständigen ringförmigen Verbindung in diesen Konstruktionen kann durch Ausbilden von Kerben entlang dem Umfang in der Endfläche des ersten und/oder zweiten Steuerkolbens oder durch nichtkreisförmiges Ausbilden des Umfangs einer derartigen Endfläche erreicht werden. Alternativ dazu können Kerben in den axialen Endrand der Öffnung geschnitten werden.
Die Erfindung wird nunmehr unter beispielhafter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen im Detail beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Verdrängerpumpenanlage in einem Niedriggeschwindigkeitszustand;
Figur 2 bzw. 3 das Regelventil der Anlage aus Figur 1 im Mittelgeschwindigkeits- bzw. im Hochgeschwindigkeitszustand;
Figur 4 eine modifizierte Anordnung des Regelventils; und
Figur 5 bzw. 6 Teilendansichten im Schnitt gemäß den Linien 5-5 und 6-6 aus Figur 4.
Beginnend mit Bezugnahme auf Figur 1, umfaßt die Anlage eine Verdrängerpumpe 10, welche in diesem Fall vom gut bekannten Rollentyp ist und zwei Einlaßöffnungen 12, 13 sowie zwei Auslaßöffnungen 14, 15 aufweist, von wo die gepumpte Flüssigkeit in erste und zweite Ablaufkanäle 16 bzw. 17 strömt. Das stromabwärtige Ende des Ablaufkanals 16 steht in direkter Verbindung mit dem stromaufwärtigen Ende eines Hauptabflußkanals 18. Das stromabwärtige Ende des zweiten Ablaufkanals 17 steht mit dem Abflußkanal 18 über ein Rückschlagventil 19 in Verbindung. Im Abflußkanal 18 ist eine Ablauföffnung 20 vorgesehen.
Das Regelventil 11 umfaßt ein Spulenventilelement 22, welches verschiebbar in einer Bohrung 24 in einem Körperteil 26 befestigt ist. Ein Ende der Bohrung 24 ist zum Hauptabflußkanal 18 stromaufwärts der Öffnung 20 geöffnet. Das andere Ende der Bohrung bildet eine Kammer 27, welche eine Feder 28 aufnimmt, die das Ventilelement in Anlage an eine Wandung des Hauptabflußkanals 18 drückt. Die Kammer 27 steht über eine Leitung 25 mit dem Kanal 18 an einer Stelle stromabwärts der Öffnung 20 in Verbindung, so daß der Druckabfall an der Öffnung der Kraft der Feder 28 entgegenwirkt.
Das Ventilelement weist erste und zweite Flächen 29, 30 auf, von denen bei der in Figur 1 dargestellten Position die erstere zwischen dem Hauptabflußkanal und einer ringförmigen Überlauföffnung 31 in der Bohrung 24 angeordnet ist. Die Öffnung 31 steht über einen Kanal 32 mit einem Kanal 33 in Verbindung, welcher zu einer Einlaßöffnung 12 führt. Die Fläche 30 ist axial von der Fläche 29 beabstandet und versperrt in der in Figur 1 dargestellten Position eine ringförmige Umgehungsöffnung 34, welche an einer Stelle stromaufwärts des Rückschlagventils 19 mit dem zweiten Ablaufkanal 17 in Verbindung steht. Die Flächen 29, 30 weisen am näher beim Hauptabflußkanal liegenden Umfang ihrer Endabschnitte eine Reihe von Kerben 35 bzw. 36 auf, welche zur Endfläche hin geöffnet sind.
Figur 1 zeigt das Ventil in seiner Position bei Niedriggeschwindigkeitsbetrieb der Pumpe. Der Druck im Hauptabflußkanal ist niedrig, und die Flächen 29 bzw. 30 verhindern eine Verbindung zwischen dem Abflußkanal 18 bzw. der Umgehungsöffnung 34 und der Überlauföffnung 31, so daß die gesamte Durchflußmenge von der zweiten Auslaßöffnung 15 durch das Rückschlagventil 19 strömt und sich mit der Durchflußmenge von der ersten Auslaßöffnung 14 im Hauptabflußkanal verbindet, welcher zum Ort der Nutzung führt. Mit zunehmender Pumpengeschwindigkeit und unter der momentanen Annahme, daß der Druck an der stromabwärtigen Seite von Öffnung 20 konstant bleibt, veranlaßt die Druckzunahme an der stromaufwärtigen Seite der Öffnung das Ventilelement, sich gegen die Federkraft zu bewegen, wie aus Figur 2 hervorgeht. Wenn sich die Kerben 36 im Endabschnitt der zweiten Fläche am kreisförmigen Rand 34a der Öffnung 34 vorbeibewegen, kommt es zu einem Flüssigkeitsstrom durch die Öffnung zur Überlauföffnung 31, welcher geringer ist als jener, wenn eine vollkommen ringförmige Verbindung zwischen der Öffnung und der Bohrung bestünde, so daß die Durchflußmenge zum Überlauf durch kleine Bewegungen des Ventilelements beim anfänglichen Öffnen nicht erheblich beeinflußt wird, d.h. nicht empfindlich darauf reagiert. Mit zunehmender Pumpengeschwindigkeit wird ein immer größerer Anteil der Durchflußmenge von der zweiten Ablauföffnung 15 über die Überlauföffnung 34 umgeleitet. Wenn sich das Ventilelement nach rechts bewegt, wächst der Verbindungsbereich bis zu dem Punkt, wo die Ebene der Endfläche den Rand 34a der Öffnung 34 passiert, und die Verbindung ist sodann vollkommen ringförmig.
Bis zu diesem Punkt blieb das Rückschlagventil 19 geöffnet, allerdings sind die Kerben 36 bei ihrer maximalen Öffnung in der Lage, die gesamte Durchflußmenge vom zweiten Ablaufkanal 17 zur Überlauföffnung 31 zu führen, und wenn sich die Endfläche der Fläche 30 am Rand 34a vorbeibewegt, neigt der daraus resultierende Druckabfall im zweiten Ablaufkanal dazu, einen Rückstrom durch das Rückschlagventil zu erzeugen, wodurch das Ventil 19 veranlaßt wird, sich zu schließen. Die nächste Erhöhung der Pumpengeschwindigkeit bewirkt eine plötzliche und erhebliche Bewegung des Ventilelements nach rechts, wodurch die Kerben 35 zu einer Position relativ zum Rand 31a der Überlauföffnung 31 bewegt werden, an welcher der frische Flüssigkeitsüberschuß durch die Kerben 35 zur Überlauföffnung durchtreten kann, wie aus Figur 3 hervorgeht. Diese Bewegung des Ventilelements nach rechts bewirkt einen deutlichen Abfall im Druck im zweiten Ablaufkanal 17 und eine folgende Reduktion des Leistungsbedarfs der Pumpe. Weiteres Erhöhen der Pumpengeschwindigkeit bewegt das Ventilelement weiter nach rechts, wodurch ermöglicht wird, daß eine erhöhte Flüssigkeitsdurchflußmenge vom ersten Ablaufkanal durch Kerben 35 zur Überlauföffnung 34 durchtritt.
Bei allmählich steigender Pumpengeschwindigkeit wird demnach die gesamte Flüssigkeit, welche zum zweiten Ablaufkanal geführt wird, mit niedrigem Druck durch die Überlauföffnung geführt, und ein größer werdender Anteil der Flüssigkeit, welche zum ersten Ablaufkanal geführt wird, wird ebenfalls durch die Überlauföffnung geführt.
In einer alternativen Anordnung, welche in Figur 4 bis 6 dargestellt wird, weisen die beiden Flächen 29, 30 des Ventilelements vollkommen planare Endflächen auf, und die Kerben 37, 38 sind anstattdessen in den axialen Endflächen 31b, 34b der Öffnungen 31, 34 ausgebildet, welche mit den Flächen beim Regeln des Öffnens der Öffnungen zusammenwirken. Die Kerben 37, 38 wirken in Verbindung mit den Enden der Flächen 29, 30 auf genau dieselbe Weise, wie die Kerben 35, 36 in Verbindung mit den Rändern 31a der Öffnungen in der Anordnung aus Figur 1 wirken.
Die Öffnung 20 dient dazu, eine konstante Durchflußmenge zum Ort der Nutzung aufrechtzuerhalten, und falls in irgendeinem Betriebsstadium der Druck stromabwärts der Öffnung 20 fällt, bewirkt der resultierende Druckabfall in Kammer 27, daß sich das Ventilelement bewegt, um die Flüssigkeitsmenge, welche zur Überlauföffnung geführt wird, zu erhöhen. Wenn hingegen der Druck stromabwärts der Öffnung 20 ansteigt, bewirkt der resultierende Druckanstieg in Kammer 27, daß sich das Ventilelement bewegt, um die Flüssigkeitsmenge, welche zur Überlauföffnung geführt wird, zu senken.

Claims

1. Verdrängerpumpe-Anlage mit einem ersten und zweiten Ablaufkanal für gepumpte Flüssigkeit, einem Hauptabflußkanal, der zur Aufnahme einer Durchflußmenge von dem ersten Ablaufkanal und zur Aufnahme einer Durchflußmenge von dem zweiten Ablaufkanal über ein Rückschlagventil angeschlossen ist, einer Regulierungsausflußöffnung, die in dem Hauptabflußkanal an einer Stelle zur Aufnahme der vereinten Durchflußmengen angeordnet ist, und einem Regelventil zum Dosieren der Durchflußmenge von dem zweiten Ablaufkanal zwischen dem Hauptabflußkanal und Überlaufkanal und zum Regulieren des Umleitens eines Teiles der Durchflußmenge von dem ersten Ablaufkanal durch den Überlaufkanal, wobei das Regelventil ein Ventilelement umfaßt, das verschiebbar in einer Bohrung in einem Ventilkörper befestigt ist, wobei ein Ende der Bohrung mit dem Hauptabflußkanal an einer Stelle stromaufwärts der Regulierungsausflußöffnung verbunden ist, sowie mit einer Feder, die in einer Federkammer in dem Ventilkörper angeordnet ist und das Ventilelemente zu dem einen Ende der Bohrung vorspannt, wobei die Federkammer mit dem Hauptabflußkanal an einer Stelle stromabwärts der Regulierungsausflußöffnung in Verbindung steht, welches Ventilelement einen ersten Steuerkolben zwischen dem einen Ende der Ventilbohrung und dem Überlaufkanal aufweist sowie einen zweiten Steuerkolben, die zwischen der Federkammer und dem Überlaufkanal angeordnet ist, und der Ventilkörper eine ringförmige Umgehungsöffnung aufweist, die veränderbar durch den zweiten Steuerkolben verschlossen wird und mit dem zweiten Ablaufkanal an einer Stelle stromaufwärts des Rückschlagventils in Verbindung steht, wobei die Umgehungsöffnung und der axiale Endteil des zweiten Steuerkolbens, der dem Überlaufkanal näher liegt, in bezug zueinander so geformt sind, daß bei Bewegung des Ventilelements entgegen der Federbelastung die Verbindung zwischen der Umgehungsöffnung und dem Raum in der Ventilbohrung an der axialen Seite des zweiten Steuerkolbens, die dem einen Ende der Ventilbohrung näher liegt, zumindest anfangs weniger als vollständig ringförmig ist, wenn sich das Ventilelement entgegen der Federbelastung bewegt.

2. Pumpenanlage nach Anspruch 1, wobei der Überlaufkanal eine ringförmige Überlauföffnung umfaßt, die um die Ventilbohrung verläuft, und der Rand der Überlauföffnung, der dem ersten Steuerkolben näher liegt, und das Ende des ersten Steuerkolbens, das dem Ende der Ventilbohrung näher liegt, in bezug zueinander so geformt sind, daß bei Bewegung des Ventilelements entgegen der Federbelastung die Verbindung zwischen der Umgehungsöffnung und dem einen Ende der Ventilbohrung zumindest anfangs weniger als vollständig ringförmig ist, wenn sich das Ventilelement entgegen der Federbelastung bewegt.

3. Pumpenanlage nach Anspruch 2, wobei der Umfang der Endflächen des ersten und zweiten Steuerkolbens nicht kreisförmig ist.

4. Pumpenanlage nach Anspruch 3, wobei in der Endfläche des ersten und/oder zweiten Steuerkolbens Kerben entlang des Umfanges ausgebildet sind.

5. Pumpenanlage nach Anspruch 2, wobei die Kerben in dem axialen Endausgang des Überlaufteils und des Umgehungsteils ausgebildet sind, die mit den entsprechenden Steuerkolben zusammenwirken.