DE8535753U1 - Hochdruckpumpe mit Spüleinrichtung - Google Patents

Description

G 4199 J.M, Voith GmbH

Kennwort: "Innere Spülung" Heidenheim

H&ogr;chdruckpumpe mit Spüleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe, mit einer Spüleinrichtung für den Pumpen-Innenraum nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Energieumsetzende Aggregate in Hydraulikkreisläufen, also Hochdruckpumpen und -motoren, unterliegen während des Betriebs einer erheblichen- Erwärmung. Diese entsteht einerseits durch Reibungsverluste der unter hohem Flächendruck stehenden Verzahnungen oder anderen gleitenden Bauteilen, andererseits durch Panschverluste, Strömungsverluste der Flüssigkeit in Rohrleitungen unti Ventilen oder durch Wandreibung. Diese Erwärmung tritt bei einer Pumpe mit variablem Förderstrom auch dann auf, wenn diese zwar bei hoher Drehzahl, aber geringem Druck oder bei Förderstrom Null arbeitet. Obgleich die unter Hochdruck 1 stehenden Bauteile sehr genau und mit hoher Dichtheit bearbei- | tet sind, treten durch Verformung und unvermeidbarem Verschleiß f Leckagen zwischen den zueinander beweglichen Teilen auf. Die | dabei anfallende Leckölmenge reicht bei normalem Betrieb in der |

Regel aus» um die z.B. in umlaufenden Teilen einer Pumpe entstehende Wärme durch einen meist vorhandenen Leckölabfluß in den Ölbehälter oder Kühler abzuführen. In einem Betriebszustand, bei dem die Pumpe relativ geringe Drücke entwickeln muß, fällt keine oder nur ungenügende Leckölmenge an, die den Abtransport von Wärme bewirken könnte. Es müssen daher Maßnahmen getroffen werden, damit sich die Pumpe trotz geringer Leistung nicht unzulässig erwärmt.

Bei Einsatz der Pumpe in geschlossenem Kreislauf wird hierzu der Spülölstrom aus dem hydraulischen Kreislauf, oder wenn nicht vorhanden, der überschüssige Einspeiseölstrom, durch das Pumpengehäuse geführt. Beim Einsatz der Pumpe im offenen Kreislauf fehlen diese Ölströme, und es hat sich als notwendig erwiesen, für diesen Fall eine separate Spülpumpe im Hydraulikkreislauf anzuordnen, die bei besonderen Betriebszuständen eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge, nämlich die sogenannte Spülölmenge, durch den Pumpeninnenraum fördert. Bekannt ist eine solche Einrichtung aus der Voith-Druckschrift "Vorschriften für Einbau und Inbetriebnahme von Voith-Radialkolben-Pumpen Typ RKP Nr. 4921A/1. Zumeist ist mit der Verwendung einer solchen externen Spüleinrichtung außer einer sogar gesteuert zu- und abschaltbaren Spülpumpe ein erheblicher Aufwand an Ventilen und Leitungen verbunden sowie zusätzlicher Energiebedarf verbunden..

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer selbsttätigen Einrichtung zur Spülung von Hochüruckpumpen mit einfachen Mitteln, um die Temperatur der Pumpe bei ungünstigen Betriebsbedingungen, insbesondere geringem Druck und hoher Drehzahl, konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es wurde erkannt, daß eine Temperaturerhöhung in der Pumpe vor allem dann eintritt, wenn keine ölförde-

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rung zustande kommt. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, yon der Druckseite der Pumpe eine bestimmte Ölmenge, nämlich den Spülölstrom, zu entnehmen und unter Zwischenschaltung eines Ventils in den drucklosen Innenraum der Pumpe und zum Leckölauslaß zu leiten. Auf dem Weg dort hin nimmt das Spülöl so viel Wärme von den heißen Innenteilen der Pumpe aufj daß keine gefährliche Temperaturerhöhung der Pumpe zustande kommt. Die Pumpe j. j L. £.u uxcacin Liisun au &igr; uxc ruiucjiuiiy CXIICi. (VJ-CXMCII HCS LUi- menge auf der Druckseite eingestellt, so daß zur Spülung ein ausreichender Ölstrom zur Verfügung steht. Ferner ist das Ventil in der Verbindungsleitung zwischen dem Druckkanal und dem Pumpeninnenraum, nämlich das sogenannte Spülventil, so beschaffen, daß es von dem im Druckkanal herrschenden Druck ab einem bestimmten Wert geschlossen ist, so daß kein Spülölstrom von der Druckseite zum Pumpeninnenraum zustande kommt. Sinkt der Druck unter einen bestimmten festgelegten Wert, so Öffnet das Ventil selbsttätig, so daß der angestrebte Spüleffekt des Pumpeninnenraums zustande kommt. Der Druck zum Schließen bzw. Öffnen des Spülventils kann in der Größenordnung von ca. 50 bar liegen bei einem maximalen Betriebsdruck von z.B. 400 bar.

In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben, die darin bestehen, daß zwischen einem beweglich im Spülventil gelagerten Ventilkörper und dem Ventilgehäuse ein Spalt vorgesehen ist, der zusammen mit einem nachfolgenden Drosselquerschnitt so abgestimmt ist, daß in der Offen-Stellung des Ventils gerade ein solcher Durchflußwiderstand entsteht, der bei dem herrschenden Druck das Zustandekommen eines Spülölstromes ermöglicht. Der Ventilkörper des Spülventils kann als eine unter Federkraft stehende Kugel ausgebildet sein. Ferner kann das Spülventil vorteilhaft als eine einschraubbare selbständige Patrone ausgebildet sein, die ohne zusätzlichen Platzbedarf innerhalb der Pumpe selbst untergebracht werden kann.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Radialkdlbenpumpen,-ist aber gleichermaßen auch für den Einbau in Flügelzellenpumpen und Axialkolbenpumpen geeignet.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt*

Figur i zeigt einen LanysSChnitt &ugr;&udigr;&Ggr;&udiagr;&pgr; eins Radialkolbenpumpe mit dem erfindungsgemäßen Spülventil in schematischer Darstellung;

Figur 2 eine schematische Darstellung der Spülventilanordnung;

Figur 3 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Spülventil.

In Figur 1 ist eine Pumpe dargestellt, deren Gehäuse 2 einen "Saugkanal 3 sowie einen Druckkanal 4 aufweist. Der Innenraum 5 der Pumpe ist im wesentlichen drucklos und nimmt die an den beweglichen Teilen der Pumpe anfallende Leckölmenge auf* welche durch einen Leckölanschluß 6 in einen in Figur 2 dargestellten Behälter 10 zurückfließt. Innerhalb der Pumpe befindet sich zwischen dem Druckstutzen 4 und dem Innenraum 5 ein Kanal 11, in dem ein Spülventil 12 angeordnet ist.

In Figur 2 ist das Spülventil 12 in symbolischer Darstellung näher veranschaulicht. Die Pumpe 1 weist am Saugkanal 3 eine Ansaugleitung 6 auf, die in den Flüssigkeitsbehälter mündet. Der Druckkanal 4 ist mit einer Druckleitung 7 verbunden, die zum Verbraucher führt. Am Druckkanal 4 ist ferner ein Kanal 11 angeordnet, der zum Spülventil 12 führt. Dieses Ventil weist zwei Stellungen auf, nämlich eine Offen-Stellung und eine Schließ-Stellung. In der dargestellten, von einer Feder 16 gehaltenen Offen-Stellung kann Flüssigkeit aus dem Druckstutzen 4

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durch den Kanal 11 und das Ventil strömen, welches eine aus § einem Spalt 15 und einer Drossel 19 bestehende Drosselstrecke '\ aufweist. Nach dem Passieren des Spülventils 12 erreicht das öl \ den Innenraum 5 der Pumpe, von wo es nach Aufnahme einer gewis- \ sen Wärmemenge durch den mit dem Pumpeninnenraum verbundenen f Leckölauslaß 8 und eine Leckölleitung 9 zum Flüssigkeitsbehälter 10 zurückströmt. Die Pumpe 1 ist dabei so eingestellt, daß das Fordervolumen gerade ausreicht, um einen genügend hohen Spülölstrom durch das Spülventil 12 und den Pumpeninnenraum 5 aufrechtzuerhalten.

Ä'ndern sich nun die Betriebsbedingungen, d.h. wird von der Pumpe 1 vom Verbraucher ein höherer Druck gefördert, so wird durch den Druckaufbau im Kanal 11 der Ventilkörper 14 gegen den Druck der Feder 16 in die Schließ-Stellung gebracht. Dadurch wird der Spülölstrom durch das Ventil und den Pumpeninnenraum unterbrochen, da nunmehr durch eine genügend hohe Leckölmenge die innere Kühlung der Pumpe sichergestellt ist. Die Spülung des sich im Hydraulikkreislauf befindlichen Öles erfolgt ab diesem Augenblick in der üblichen Weise durch Entnahme, Kühlung, Filterung und Wiedereinspeisung in den Kreislauf, wobei die.Pumpe selbst durch inneres Lecköl gespült wird.

Die Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Spülventil, welches sich als eine selbständige einschraubbare Patrone ausbilden läßt. Dargestellt ist ein Teil des Pumpengehäuses 2, welches einen vom Druckkanal ausgehenden Kanal 11 aufweist, von dem aus in Pfeilrichtung das Spülöl auf das Ventil trifft. Das Spülventil 12 besteht aus einem Gehäuse 13 mit einem Ventilsitz 17 für einen als Kugel 14 ausgebildeten Ventilkörper. Eine Feder 16 mit vorbestimmter Federkraft hebt die Kugel 14 von ihrem Sitz ab. Die Bohrung im Gehäuse 13 für .;.·.-; Kugel 14 ist so bemessen, daß zwischen der Kugel ein exakt festgelegter Spalt 15 entsteht, dufch den das vom Druckkanal 4 stammende und durch den

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Kanal 11 strömende Spülöl hindurchtreten kann, wobei es den Innenraum 18 des Ventils und eine weitere Drosselstelle 19 passiert, bevor es den Inneraum der Pumpe erreicht. Der im Spalt 15, im Kanal 18 und im Drosselquerschnitt 19 auftretende Strömungswiderstand für das Spulöl ist durch Feinabstimmung des Spaltes 15 und des Querschnitts 19 so festgelegt, daß eine gerade ausreichende Spülölmenge zur Verfugung steht. Ferner ist die Gegenkraft der Feder 16 so gewählt, daß das Ventil 12 bei einem bestimmten Druck im Druckkanal 4 geschlossen wird. Das ganze Ventil 12 kann mittels eines Schraubstutzens 20 an geeigneter Stelle vom Innenraum 5 aus in einer Bohrung des Gehäuses 2 befestigt werden.

Mit dem erfindungsgemaßen Ventil wurde eine Spüleinrichtung für eine Hochdruckpumpe geschaffen, die ohne zusätzlichen Platzbedarf innerhalb der Pumpe untergebracht werden kann und keinen weiteren Aufwand an extern angeordneten Ventilen, Leitungen oder einer separaten Spülpumpe erfordert.

Heidenheim, 17.12.85 DK/Py
0320k (5,61-66)

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Claims (2)

G 4199 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Innere Spülung" Heidenheim

1. Hydrostatische Hochdruckpumpe mit einem Saug- und einem Druckkanal sowie einem mit dem Innenraum der Pumpe verbundenen Auslaßstutzen fur Lecköl, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

a) in einem Verbindungskanal (11) zwischen dem Druckkanal (4) und dem Innenraum (5) der Pumpe (1) ist ein Spülventil (12) angeordnet;

b) das Spülventil (12) weist zwei Stellungen auf, nämlich eine den Verbindungskanal (11) schließende erste Stellung, die von einem Druck im Druckkanal (4) oberhalb einem festgelegten Wert herbeigeführt ist und eine zweite geöffnete Stellung, sobald der Druck im Druckkanal unter den festgelegten Wert gesunken isi;

c) die Pumpe ist bei einer Druckentlastung auf der Druckseite auf die Förderung einer kleinen Restölmenge eingestellt, welche in diesem Betriebszustand durch das Spülventil 12 in den Innenraum der Pumpe (1) und von dort zum Leckölauslaß (8) strömt.

2. Hydrostatische Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Gehäuse (13) des Spülventils (12) beweglich gelagerten Ventilkörper (14), sowie einem Spalt (15) zwischen Ventilkörper (14) und der Innenwand des Ventilgehäuses (13), der mit einem nachfolgenden Drosselquerschnitt (19) gemeinsam so abgestimmt ist, daß in der Offen-Stellung des Spülventils (12) unterhalb eines festgelegten Druckes am Druckkanal (4) die von der Pumpe (1) geförderte Restölmenge durch das Ventil (12) passierbar ist.

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Hydrostatische Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (14) des Spülventils (12) als eine federbelastete Kugel ausgebildet ist.

Hydrostatische Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülventil (12) als selbständige in das Pumpengehäuse (2) einjschraubbare Patrone ausgebildet ist.

Heidenheirri, 17*1.285 OK/Py
0320k (5. 67-68)