DE943155C

DE943155C - Oil pump working according to the displacement principle

Info

Publication number: DE943155C
Application number: DEN8910A
Authority: DE
Inventors: Otto Nuebling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-05-16
Filing date: 1954-05-16
Publication date: 1956-05-09

Description

Nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Ölpumpe Die Erfindung betrifft hydraulische Pumpen und Motoren, welche nach dem Verdrüngerprinzip arbeiten und bei welchen die Fördermenge durch Verdrehen eines im Innern der An- bzw. Abtriebswelle gzlagerten ,Steuerschiebers stufenlos verändert wird. Es ist bekannt, daß die Arbeitsräume, aus welchen. das Ö1 verdrängt wird,. von Zahnrädern gebildet werden, bei welchen ein innenverzahntes Außenrad mit einem außenverzahnten Innenrad in Eingriff steht und das Öl durch Kanäle im Innenrad .in die Zahnkammern geleitet wird. Bei dieser Ausführung ist der Abstand der Lager für das Außen- und Innenrad und die Größe der Arbeitsräume unveränderlich. Beim Regeln von kleinen Umlaufmengen läuft ein Teil des verdrängten !Öllis zwischen. den Zahnkammern wirkung&los um, der andere Teil wird durch den hohlen Steuerschieber zu- bzw. abgeleitet.Oil pump operating according to the positive displacement principle The invention relates to hydraulic pumps and motors that work according to the displacement principle and in which the delivery rate by turning one inside the input or output shaft gzlagerten, control slide is continuously changed. It is known that the work rooms, from which. the oil is displaced. are formed by gears, in which an internally toothed outer gear meshes with an externally toothed inner gear and the oil is directed into the tooth chambers through channels in the internal gear. At this Execution is the distance between the bearings for the outer and inner wheel and the size of the Workspaces unchangeable. When regulating small amounts in circulation, a part runs of the displaced! Öllis between. the tooth chambers work & go around, the other Part is supplied or discharged through the hollow control slide.

Bei dieser Art Pumpe ;ist es notwendig, daß die Zahnkammern restlos gefüllt werden. Wenn dieselben nicht ganz gefüllt werden, dann wird die betreffende nicht ganz volle Zahnkammer, nachdem die Verbindung zwischen derselben und dem Druckraum hergestellt ist, erst gefüllt. Hierdurch entstehen große Druckschwankungen mit entsprechendem Geräusch und eine geringere Förderleistung mit entsprdchend schlechtem Wirkungsgrad.With this type of pump, it is necessary that the tooth chambers are completely be filled. If these are not completely filled, then the one in question will not quite full tooth chamber after the connection between the same and the pressure chamber is made, only filled. This results in large pressure fluctuations with a corresponding Noise and a lower delivery rate with correspondingly poor efficiency.

Um den Füllungsvorgang zu verbessern, isst es bekannt, mit einer Füllpumpe den gesamten Ölkreis-lauf unter einen Vordruck zu setzen. Es genügt dabei eine verhältnismäßig kleine Füllpumpe, welche in den Abmessungen nur wenig größter zu sein braucht, als zur Ergänzung der Leckölmenge notwendig ist.In order to improve the filling process, it is known to eat with a filling pump to put the entire oil circuit under a pre-pressure. It enough thereby a relatively small filling pump, which is only slightly in size needs to be greater than is necessary to supplement the amount of leakage oil.

Kleine Fördermengen können bei dieser Art regelbarer Pumpen auch bei hohen, Drehzahlgien gefördert werden bei einer entsprechenden Lage des Steuerschiebers; Hierbei ist es schwierig, die Zahnkammern, welche sich .über die Schieberdichtleisten hinwegbewegen, zu füllen arid zu entleeren. Hierfür wurde vorgeschlagen, durch einen im Schieber liegenden Querkanal die auf der Saugseite abgeschlossenen Zahnkammern zu füllen. Auf der Druckseite sind die Steuerkanten derart bemessen,,, daß in der abgeschlossenen Zahnkante keine zu große Drucl;steigerung auftreten kann. Diese Maßnahme reicht bei ,geringen Ölgeschwindigkeiten in den Zulaufleiüungen aus. Bei schneller laufenden Pumpen ist sie aus folgenden Gründen ungenügend: Durch die Wirkung des Querkanals wird periodisch eine kleine Ölmenge abgezweigt" um die gegenüberliegende abgeschlossene Zahnkammer zu füllen.. Dieser Vorgang spielt sich z. B. bei. zehn Zahnkammern während jeder Umdrehung zehnmal ab. Bei einer räumlichem Trennung von Pumpe und Motor enthält das gesamte System verhültnismäß:ig viel :Ö4, welches infolge seiner großen Masse nicht in der Lage ist, den Schwankungen des Ölstroms bei höheren Drehzahlen zu folgen. Demnach reißt ider Ölstrom auf der Saugseite dauernd ab, so daß die Ölkammern gar nicht vollständig gefüllt werden, können, obwohl durch die Wirkung des Querkanals die nicht vollen Saugräume weitgehend gefüht werden.Small delivery rates can also be used with this type of controllable pump high speed energies are promoted with a corresponding position of the control slide; It is difficult here, the tooth chambers, which .über the slide sealing strips move away to fill arid to drain. To this end, it was suggested that a the transverse channel in the slide is the closed tooth chambers on the suction side to fill. On the pressure side, the control edges are dimensioned so that in the closed tooth edge, no excessive pressure increase can occur. These Measure is sufficient for low oil velocities in the feed lines. at For faster running pumps it is insufficient for the following reasons: The effect of the transverse channel, a small amount of oil is periodically diverted "around the opposite one to fill a closed tooth chamber. B. at. ten Tooth chambers ten times during each revolution. If there is a spatial separation of Pump and motor contain the entire system proportionally: a lot: Ö4, which as a result its large mass is unable to withstand the fluctuations in the oil flow at higher levels Speeds to follow. Accordingly, the oil flow on the suction side breaks off continuously, see above that the oil chambers are not completely filled, although through the Effect of the transverse channel, the suction spaces that are not full are largely managed.

Bei der größten Fördermenge liegen die Steuerleisten des Steuerschiebers in Richtung der Exzentrilzität. Da die in Richtung der Exzentrizität liegendem Zahnkammern, die kleinste Änderung ihres Hubraumes aufweisen, kommt bei größter Fördermenge der Querkanal nicht so sehr zur Wirkung als bei einer Teillast, bei der die von den Steuerleisten . abgeschlossenen Zahnkammern eine sehr große Änderung ihres Inhaltes je Zeiteinheit erfahren. Infolgedeesen ist die Änderung der Fördermenge bei Teillasten viel größer als bei Vollast, und dementsprechend ist auch das Geräusch größer und der Wirkungsgrad schlechten-, wenn mit dem Drehschieber kleinere Umlaufmengen eingestellt werden.The control strips of the control slide are located at the highest delivery rate in the direction of eccentricity. Since the tooth chambers lying in the direction of the eccentricity, show the smallest change in their cubic capacity, the highest flow rate comes with the The transverse channel is not so effective as with a partial load, at which the from the Control bars. closed tooth chambers a very large change in their content experience per unit of time. As a result, there is a change in the delivery rate at partial loads much larger than at full load, and accordingly the noise is also larger and the efficiency is poor - if the rotary valve is used to set smaller circulating quantities will.

Die Erfindung vermeidet dass dadurch, daß im Steuerschieber federbelastete Kolben eingebaut sind. Diese federbelasteten Kolben haben folgende Merkmale: i. Sie sind möglichst nahe an den Steuerschlitzen im Steuerschittber angeordnet.The invention avoids that by being spring-loaded in the control slide Pistons are installed. These spring loaded pistons have the following characteristics: i. They are arranged as close as possible to the control slots in the control section.

2.,Jeder Kolben. hat einen möglichst großen Durchmesser mit verhältnismäßig kleinem Hub.2nd, each piston. has the largest possible diameter with relatively small stroke.

3. Es sind federbelastete Kalben auf der Saug-und auf der Druckseite angeordnet. Hiiermit wird folgendes, erreicht Die Umlaufmenge in den Rohrleitungen strömt mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Die von den Rädern aufgenommenen, in der Menge periodisch wechselnden Olmengen werden .mit Hilfe des federbelasteten Kolbens auf der Saugseite den Schlitzen zugeführt. Durch &m Vordruck der Füllpumpe nimmt der federbelastete Kolben eine Mittellage ein. Wenn die Räder mehr Öd schlucken, als dem Förderistrom entspricht, drückt die Feder mit Hilfe dies Kolbens den Differenzbetrag in die Zahnkammern. Umgekehrt wird vom Förderstrom die Feder gespamvr, wenn er größer ist als die von den Rädern aufgenommene Ölmenge. Da der Federkolben die öilcsäule zwischen Kolben und Zahnkammern beschleunigen ruß, wird nach der Erfindung der Federkolben zumindest auf der Zulaufseite im Steuerschieber angeordnet, damit eine möglichst kleine 'Ölmenge' beschleunigt werden ruß. Bei der Anordnung im Steuerschieber kann der gesamte Durchmesser des Steuerschiebers für die Größe des Kolbens ausgenutzt werden. Damit werden die Kolbenwege bei dem großen. Durchmesser sehr klein. Dies ergibt als Vorteil, daß eine verhältnismäßig härte Feder eingebaut werden kann mit einer entsprechend hohen Eigenfrequenz und daß die Federkraft in den beiden Kolbenendlager bei dem geringen Kolbenweg nur wenig verschieden ist.3. There are spring-loaded calves on the suction and pressure side arranged. This achieves the following: The amount circulating in the pipelines flows at a steady speed. The ones picked up by the wheels, in the Quantity periodically changing quantities of oil. With the help of the spring-loaded piston fed to the slots on the suction side. Due to & m pre-pressure of the filling pump decreases the spring-loaded piston has a central position. When the wheels swallow more wasted than corresponds to the delivery flow, the spring presses the difference with the help of this piston into the tooth chambers. Conversely, the spring is spamvr from the flow rate, if it is larger is than the amount of oil absorbed by the wheels. Since the spring piston is the oil column Accelerate soot between the piston and tooth chambers, according to the invention of the spring piston arranged at least on the inlet side in the control slide, so that as much as possible small 'amount of oil' will accelerate soot. With the arrangement in the control slide can the entire diameter of the control spool is used for the size of the piston will. This increases the piston travel for the large one. Very small in diameter. this gives the advantage that a relatively hard spring can be installed with a correspondingly high natural frequency and that the spring force in the two piston end bearings is only slightly different with the small piston travel.

Vorteilhaft wird der Federkolben auf der Druckseite ebenfalls in den Schieber eingebaut. Da die Federkraft für die hohen Drücke auf derDruckseite bemessen, werden ruß, können Raumgründe zwingem" den Federkolben außerhalb des Steuerschiebers anzuordnen. Auf der Druckseite isst es nicht so wichtig, ;daß die zu beschleunigende Olmasise möglichst gering ist, wie auf der Saugseite; da auf der 'Druckseite durch die bedeutend größere Federkraft entsprechender Druck-zur Beschleunigung der Ölmasse zur Verfügung steht.The spring piston on the pressure side is also advantageously in the Built-in slide. Since the spring force is dimensioned for the high pressures on the pressure side, are soot, space reasons can force the spring piston outside of the control slide to arrange. On the printing side, it is not so important that the food to be accelerated Olmasise is as low as possible, as on the suction side; because on the 'print side through the significantly greater spring force of the corresponding pressure to accelerate the oil mass is available.

Fig. i zeigt als Beispiel einen Längsschnitt durch eine Pumpe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe, wobei der Steuerschieber- auf ungefähr halbe Fördermenge eingestellt ist; Fig.3 zeigt als Diagramme die wechselnden Fördermengen je Umdrehung bei der größten eingestelltem. Fördermenge; Fig. q. zeigt die Fördermenge je Umdrehung bei einer eingestellten kleineren Umlaufmenge.Fig. I shows as an example a longitudinal section through a pump, Fig. 2 shows a cross-section through the pump, with the control slide at approximately half Flow rate is set; 3 shows the changing flow rates as diagrams per revolution at the largest set. Delivery rate; Fig. Q. shows the delivery rate per revolution with a set smaller circulation volume.

Die Pumpe wird von dem Wellenstummel i aus angetrieben. Mit dem Wellenstummel i ist das Pumpeninnenrad 2 fest verbunden. Die Welle ist mit den Lagern 9 und io im Gehäuse 8 gelagert. Das innenverzahnte Außenrad 3 ist mit den Deckeln q. und 5 fest verschraubt und mit den Lagern. 6 und 7 exzentrisch zum Innenrad io im Gehäuse 8 gelagert.The pump is driven by the stub shaft i. The inner pump wheel 2 is firmly connected to the stub shaft i. The shaft is supported in the housing 8 with the bearings 9 and io. The internally toothed outer wheel 3 is with the covers q. and 5 firmly screwed and with the bearings. 6 and 7 mounted eccentrically to the inner wheel io in the housing 8.

Im hohlen Innenrad 2 isst der Steuerschieber i i gelagert. Durch den Steuerschieber ii wird mit den Kanälen ia und i@3 das Öl zugeleitet bzw. das Drucköl abgeleitet. Die Kanäle 12 und 13 sind in Verbindung= mit dem Schlitzen 13 und 16, welche das :Öd in die Zahnkammern 17 #bzw. 18 zu-- und ableiten. In Fig.2 saugen bei der dargestellten Drehrichtung die Zahnkammern, 17 Öl, die Zahnkammern 118 verdrängen das Öl in den Kanal 13. Der ;Steuerschieber i i ist im Bereich der Kanäle 15 und 16 mit den Steuerleisten oo und 21 versehen. In bekannter Weise ist ein Querkanal ig angeordnet, welcher bei kleinernen Fördermengen die auf der Saugseite durch die Steuerleiste 2o abgeschlossene Zahnkammer von der Druckseite, her füllt. Mit dem Hebel rq. wird der Steuerschieber zur Veränderung seiner Fördermenge in bekannter Weise verdreht. Die in Fig. 2 dargestellte Schieberlage kennzeichnet eine mittlere Fördermenge. Der Steuerschieber ii ist in der Bohrung des Innenrades 2 öldicht gelagert. Im Gehäuse 8 ist "der Steuerschieber mit großer Lagerluft gelagert. Gummidichtungen Zig, 30 verhindern das Austreten des ÜIs. vom Steuerschieber.The control slide ii is stored in the hollow inner wheel 2. The oil is fed in or the pressurized oil is discharged through the control slide ii with the channels ia and i @ 3. The channels 12 and 13 are in connection = with the slots 13 and 16, which the: Öd in the tooth chambers 17 # or. 18 supply and discharge. In FIG. 2, in the direction of rotation shown, the tooth chambers 17 suck oil, the tooth chambers 118 displace the oil into the channel 13. The control slide ii is provided with the control strips oo and 21 in the area of the channels 15 and 16. In a known manner, a transverse channel ig is arranged which, in the case of small delivery quantities, fills the tooth chamber closed on the suction side by the control strip 2o from the pressure side. With the lever rq. the control slide is rotated in a known manner to change its delivery rate. The slide position shown in Fig. 2 indicates an average delivery rate. The control slide ii is mounted in an oil-tight manner in the bore of the inner wheel 2. The control slide is mounted in the housing 8 with a large bearing clearance. Rubber seals Zig, 30 prevent the ÜI from escaping from the control slide.

Von der Antriebswelle i wird über Zahnräder 31, 32, 33 die Füllpumpe 34 angetrieben. In der Schnittzeichnung ist die Füllpumpe als kleine Zahnradpumpe. dargestellt. Sie saugt durch den Kanal 35 Ö'1 aus dem im Pumpiengehäus;e vorhandenen Ölsumpf und drückt das Öl durch den Kanal 36 in den Saugkanal 12 des Steuerschiebers. Da das Innenrad auf den seitlichen Flächen desselben zwischen den Deckeln q. und 5 nicht absolut dicht isst, muß das Locköl laufend ergänzt werden. Die Füllpumpe .bat demnach .einen doppelten Zweck: i. Sie pumpt das Locköl in die Umlaufleitung zurück.The filling pump is driven by the drive shaft i via gears 31, 32, 33 34 powered. In the sectional drawing, the filling pump is shown as a small gear pump. shown. It sucks through the channel 35 Ö'1 from the one in the pump housing; e Oil sump and presses the oil through channel 36 into suction channel 12 of the control slide. Since the inner wheel on the side surfaces of the same between the covers q. and 5 does not eat absolutely tightly, the lock oil must be continuously replenished. The filling pump .bat. a dual purpose: i. It pumps the attractant oil into the circulation line return.

2. Sie setzt den Pumpensaugraum unter einen Vordruck, um die Zahnkammern sicher zu füllen. Ein Überstromventil 37 läßt das zuviel geförderte Ö1 in den Ölsumpf zurückfließen. Die Füllpumpe ist aber nicht in der Lage, die wechselüde Fördermenge des Ölstroms auszugleichen. Wenn beispielsweise ähnlich dem Diagramm Fig. q. der Förderstrom um ioo/o schwankt, dann müßtedieFüllpumpe mehr als ioo/o,ÖI fördern können, um diese schwankende Ölmenge auszugleichen. Bei Teillasten entsprechend Fig, q. müßbe die Fördermenge der, Öilpump.e noch viel größer werden können. Dies würde einen dauernden Leistungsverlust bedeuten, denn nur der geringste Teil der von der Füllpumpe geförderten Olmengen könnte nutzbringend verwendet werden. Der größte Teil würde: über das Überstromventil zurückfließen.2. It puts the pump suction chamber under a pre-pressure to the tooth chambers safe to fill. An overflow valve 37 lets the excess oil pumped into the oil sump flow back. However, the filling pump is not able to handle the changing flow rate to balance the oil flow. If, for example, similar to the diagram in Fig. Q. the The flow rate fluctuates by 100%, then the filling pump would have to deliver more than 100% oil can to compensate for this fluctuating amount of oil. Correspondingly for partial loads Fig, q. the delivery rate of the, Öilpump.e should be able to be much larger. this would mean a permanent loss of performance, because only the smallest part of the Amounts of oil delivered by the filling pump could be used beneficially. Of the the largest part would: flow back via the overflow valve.

Nach der Erfindung wird dieser Mangel dadurch behoben, daß auf der Saugseite ein Kolben a2, der durch die Feder 23; belastet ist, auf das durch dem Saugkanal 12 fließende Öl einwirkt. Der Kolbenraum steht dabei über den Kanal 38 mit dem Zulaufkanal ia. in Verbindung. Durch die Wirkung der Füllpumpe bzw. des Übers.tromventi.ls wird der Saugkanal i;2 unter einen gewissen Vordruck versetzt und hiermit der Kolben 22 belastet, die Feder 23 gespannt. Wird durch die Zahnkammern mehr Öl aufgenommen als durch die Leitung 12 zufließt, dann drückt der Kolben 2,2 den Differenzbetrag in die Zahnkammer nach. Umgekehrt wird der Kolben nach der anderen Richtung bewegt und die Feder 23 gespannt, wenn die Ölaufnahme in den Kammern unter den Durchschnittswert sinkt. Die Rückseite des Clkolbens 2a ist durch die Bohrungen 24 und 25 entlüftet.According to the invention, this deficiency is remedied in that on the suction side a piston a2, which by the spring 23; is loaded, acts on the oil flowing through the suction channel 12. The piston space stands above the channel 38 with the inlet channel ia. in connection. Due to the action of the filling pump or the overflow valve, the suction channel i; 2 is placed under a certain pre-pressure and the piston 22 is thereby loaded and the spring 23 is tensioned. If more oil is absorbed by the tooth chambers than flows in through the line 12, then the piston 2, 2 pushes the difference into the tooth chamber. Conversely, the piston is moved in the other direction and the spring 23 is tensioned when the oil uptake in the chambers falls below the average value. The back of the piston 2a is vented through the bores 24 and 25.

Sinngemäß steht der Druckkanal über den Kanal 3,9 mit einem Kolben 26 in Verbindung, der durch die Feder 2:7 belastet ist und wobei die Rückseite des Kolbens 26 durch die Leiturigem, 28 entlüftet ist.Analogously, the pressure channel is via the channel 3.9 with a piston 26 in connection, which is loaded by the spring 2: 7 and wherein the back of the Piston 26 through the duct, 28 is vented.

Da die Frequenz der Ölschwanleung der Anzahl der Zahnkammern entspricht, entstehen bei höheren Drehzahlen hohe Frequenzen, mit welchen der Kolben 22 bzw. 26 in der Lage stein muß, den ungleichen. Ölstrbm auszugleichen, Es isst darum notwendig, den Durchmesser der Ölkolben möglichst groß zu wählen, damit die Kolbenhübe nur gering sind, etwa in der Größenordnung von einigen Zehntelmillimetern. Es ist ein Teil der Erfindung, daß der Ö4kolben22, der auf der Saugseite angeordnet ist, nahezu den gesamten .Schieberdurchmesser ausnutzt. Der Sehieberdurclhmesser muß verhältnismäßig groß sein, um den Saug- und den Druckkanal aufzunehmen. Durch die Anordnung des Federkolbens 2!2 im Schieber i i ist es möglich, daß nur eine geringe Masse des ;Öls beschleunigt v@erden muß. Es braucht nur die Masse beschleunigt zu werden, welche unmittelbar vor dem Kolben 22 und in dem Kanal 15 vorhanden ist.Since the frequency of the oil fluctuation corresponds to the number of tooth chambers, At higher speeds, high frequencies arise at which the piston 22 or 26 must be able to cope with the unequal. To compensate for oil currents, it is therefore necessary to choose the diameter of the oil piston as large as possible so that the piston strokes only are small, roughly on the order of a few tenths of a millimeter. It is a Part of the invention that the Ö4kolben22, which is arranged on the suction side, almost utilizes the entire .slide diameter. The sight gauge must be proportionate be large to accommodate the suction and pressure channels. The arrangement of the Spring piston 2! 2 in the slide i i it is possible that only a small mass of the ; Oil must be accelerated. All it takes is the mass to be accelerated which is present immediately in front of the piston 22 and in the channel 15.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Oil pump working according to the displacement principle or; Oil motor., where, when regulating the circulating quantity, the size of the working spaces is not changed and the amount of circulation is changed by turning one inside the inner wheel arranged control slide, through which the oil is supplied and discharged, changed is and is preferably one external and one internal gear, the number of teeth differ by a tooth, tooth chimneys = form, characterized in that in the with the known cross channel (ig) provided control slide (ri) on the A spring-loaded piston (22) is installed on the suction side, so that the spring tension balance with the pre-pressure on the suction side and wove on the pressure side a similar spring-loaded piston (26) is arranged, which the pump pressure keeps the balance. i2. Oil pump or according to claim i, characterized in that that the spring-loaded piston (2,6) is arranged on the pressure side in the slide (i i) eats. 3 oil pump or oil motor according to claim i and i2, characterized in that the back of the spring piston (2a, 26) through special bores (2q., 25) or Lines (28) are vented.