-
Regeleinrichtung für eine Förderstufe oder mehrere parallel geschaltete
Förderstufen von Zahnradpumpen zum Fördern von Flüssigkeit unter Druck Die Erfindung
bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Förderstufe oder mehrere parallel
geschaltete Förderstufen von mehreren Zahnradpumpen oder Mehrfach-Zahnradpumpen
zum Fördern von Flüssigkeit unter Druck, wobei die Förderstufe wahlweise mit einer
zur Verbrauchsstelle führenden Druckflüssigkeitsleitung oder einem Flüssigkeitsrücklauf
verbindbar ist zwar mittels einer der Zahl der Förderstufen entsprechenden Anzahl
von Schiehern, die gegen den Druck unterschiedlich vorspannbarer Federn durch einen
der Pumpe entnommenen Steuerflüssigkeitsdruck verstellbar sind. Bei Zahnradpumpen,
insbesondere Mehrfach-Zahnradpumpen, zur Förderung von Flüssigkeit unter Druck mit
mehreren, parallel geschalteten Förderstufen ist es bereits bekannt, wenigstens
einem Teil der Förderstufen auf der Druckseite liegende Umschaltorgane zuzuordnen,
mit deren Hilfe die Förderstufen wahlweise mit einer zur Verbrauchs- oder Arbeitsstelle
führenden Druckflüssigkeitsleitung oder mit einem Flüssigkeitsrücklauf verbindbar
sind. Durch diese Einrichtungen ist es möglich, eine oder mehrere Pumpen oder Förderstufen
auf praktisch drucklose Förderung in den Rücklauf, also sozusagen auf Leerarbeit
zu schalten,
wenn die volle Fördermenge der vorhandenen Pumpen oder
der Mehrfach-Zahnradpumpe nicht gebraucht wird, woraus sich ein günstigeres Verhältnis
des Kraftbedarfs der Zahnradpumpen oder der Mehrfach-Zahnradpumpen zu der jeweils
an der Arbeitsstelle tatsächlich gebrauchten Druckflüssigkeit ergibt.
-
Bei der bekannten Einrichtung kann aber immer nur die Gesamtmenge
einer oder mehrerer Pumpen oder Förderstufen auf die Druckflüssigkeits-_ leitung
oder den Rücklauf geschaltet werden, d. h. also, die Arbeitsleistung der Pumpen
kann nur in wenigen groben Stufen geregelt werden. Wird von einer Förderstufe auch
nur ein Teil ihrer Fördermenge noch gebraucht, dann muß die ganze Stufe in die Druckleitung
fördern und die dabei im Überschuß geförderte Flüssigkeit muß über ein Überdruckventil
in die Rücklaufleitung bzw. den Vorratsbehälter entweichen. Dabei muß die Pumpe
bzw. Förderstufe den Widerstand der auf den höchsten vorkommenden Arbeitsdruck eingestellten
Schließfeder des Rückschlagventils überwinden, also volle Arbeit leisten, obwohl
ein Teil ihrer Fördermenge in den Rücklauf entweicht.
-
Die den Erfindungsgegenstand bildende Regeleinrichtung gestattet es,
mit Hilfe von auf der Druckseite der Pumpe oder Pumpen angeordneten Umschaltorganen
die Menge der unter Druck zur Arbeitsstelle geförderten Flüssigkeit einerseits und
der drucklos zum Vorratsbehälter zurückfließenden Flüssigkeit andererseits in weiten
Grenzen stufenlos zu regeln.
-
Zu dem Zwecke ist erfindungsgemäß zur stufenlosen Regelung der Fördermenge
der Steuerflüssigkeitsdruck durch einen von Hand verstellbaren Durchflußquerschnitt
beliebig einstellbar, so daß die Schieber in jede beliebige Zwischenstellung zwischen
ihren beiden Endlagen gebracht werden können. Jeder Schieber gibt bei seiner durch
den-Druck des Steuerflüssigkeitsstromes bewirkten Verstellung den Querschnitt des
von der zugehörigen -Pumpe oder Förderstufe zur Rücklaufleitung führenden Kanals
in stufenlosem Übergang nach und nach frei, während er umgekehrt bei seiner durch
die Federbelastung bewirkten Verstellung den Durchflußkanal ebenfalls stufenlos
nach und nach absperrt. Hierdurch kann also jeder beliebige Teil- -strom einer Förderstufe
zur Verbrauchsstelle geführt werden und die nicht benötigte Flüssigkeitsmenge drucklos
in den Rücklauf abfließen.
-
Die einzelnen die in der jeweiligen Förderstufe benötigten Teilströme
regulierenden Schieber sind vorteilhafterweise kolbenförmig ausgebildet und mit
einer Einschnürung sowie mit Schlitzen versehen, die gleichmäßig von der Einschnürung
zum vollen Teil des Kolbenschiebers ansteigen. Hierdurch wird eine allmähliche Zunähme
der Durchflußmenge der Flüssigkeit bewirkt. Die einzelnen Schieber sind zweckmäßigerweise
um ein konzentrisch liegendes Verteilerstück angeordnet, von welchem aus sie radial
nach außen verlaufen, da hierdurch Raum und Verteilerleitungen gespart werden. Der
von Hand . verstellbare Durchtrittsquerschnitt, durch welchen der das Maß der Schieberverstellung
bestimmende Druck des Steuerflüssigkeitsstromes reguliert wird, ist durch eine Düse
und eine verstellbare Düsennadel gebildet: Um bei sich erhöhendem Druck der Arbeitsflüssigkeit
zu- verhindern, daß sich auch gleichzeitig bei gleichbleibendem Auslaßquerschnitt
die drucklos abgeleitete Flüssigkeitsmenge erhöht, ist ferner vorteilhafterweise
der von Hand. verstellbare Dürchflußquerschnitt der Düse zusätzlich selbsttätig
in Abhängigkeit vom Druck der Arbeitsflüssigkeit regulierbar. Dies wird etwa dadurch
in weiterer Ausbildung der Erfindung erreicht, daß der Sitz der Düse auf einem entgegen
der Wirkung einer einstellbaren Feder verschiebbaren Stufenkolben angeordnet ist,
dessen Ringfläche unter der Druckwirkung der Arbeitsflüssigkeit steht. Bei steigendem
Druck innerhalb der Arbeitsflüssigkeit wird der federbelastete Kolben. in Richtung
auf die Feder zu verschoben und dadurch der Düsendurchflußquerschnitt vergrößert.
Hierdurch sinkt der Druck des Steuerflüssigkeitsstromes ab und bewirkt eine Verstellung
des die ablaufende Flüssigkeit regulierenden Schiebers derart, daß sich der Durchflußquerschnitt
des Schiebers verringert. Auf diese Weise bleibt also trotz höheren Druckes die
Menge der abgeleiteten Flüssigkeit immer konstant.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel an
einer Mehrfach-Zahnradpumpe dargestellt. Es zeigt F:ig. r eine Mehrfach-Zahnrad,-pumpe
mit angebauter Regeleinrichtung im Schnitt, . Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der Fig. r und Fig.3 einen Schieberkolben in größerer Darstellung, teilweise
in Ansicht: und teilweise im Schnitt. ` Die dargestellte Mehrfach-Zahnradpumpe enthält
in einem Gehäuse ao drei übereinander angeordnete, miteinander kämmende Zahnräder
1z, 12 und 13, die mit der Innenverzahnung eines Ringes z¢ kämmen. Die Zahnräder
werden über eine Welle 15 angetrieben. Beim Umlauf der Zahnräder und des
Ringes wird Flüssigkeit aus einem Behälter 16 über eine Leitung 17 einem
Ansaugstutzen 18 der Pumpe zugeführt und über die Druckstufen der Pumpe in vier
parallelen Strömen durch Kanäle z9 weitergeleitet. Gleichzeitig wird. an einer oder
mehreren Eingriffsstellen seitlich der Zahnräder durch entsprechende Aussparungen
im Pumpengehäuse Druckflüssigkeit als gesonderter Flüssigkeitsstrom zu Steuerzwecken
entnommen und durch einen Kanal2o geleitet.
-
Am Pumpengehäuse zo ist ein Gehäuse 21 zur Aufnahme der Regeleinrichtung
befestigt. Das Gehäuse 2,1 enthält Kanäle 22, die sich an die Kanäle z9 der Pumpe
anschließen, sowie einen Kanal 23,
der sich an den Kanal2o der Pumpe anschließt.
Von einem im Kanal 23 angeordneten Verteilerstück 5o gehen sternförmig entsprechend
der Anzahl der Druckstufen der Pumpe vier Bohrungen aus,
in denen
je ein Schieber 24 verstellbar angeordnet ist. Jeder Schieber ist durch eine Feder
25 belastet, die durch eine Schraube 26 eingestellt wird. Hauben 27 verhindern ein
unbefugtes Verstellen der Belastung der Ventile. Die sternförmigen Bohrungen, welche
die Schieber 24 aufnehmen, kreuzen die Kanäle 22. Federbelastete Rückschlagventile
28 bilden den Abschluß der Kanäle 22. Die Räume 29 hinter den Rückschlagventilen
28 führen zu einem Sammelraum 30, von dem aus die von den verschiedenen Förderstufen
der Pumpe gelieferte Druckflüssigkeit mittels einer an den Stutzen 51 angeschlossenen
Leitung der Arbeitsstelle zugeführt wird. Die Bohrungen für die Schieber 24 münden
in Räume 31, die miteinander verbunden sind und zu einem Stutzen 32 führen, von
wo aus eine Leitung 33 zurück zum Vorratsbehälter 16 führt. Die Schieber 24 sind
kolbenförmig gestaltet und haben an ihrem unteren Teil eine Einschnürung 34, von
der aus Schlitze 35 in gleichmäßiger Steigung zum oberen vollen Teil 36
führen.
-
An geeigneter, gut bedienbarer Stelle ist ein Düsengehäuse 37 angebracht,
dessen Bohrung 38 über eine Leitung 39 mit dem Kanal 23 für den Steuerflüssigkeitsstrom
in Verbindung steht und dessen Bohrung 4o an die Rückflußleitung 33 angeschlossen
ist. Ferner ist eine Bohrung 41 des Düsengehäuses 37 über eine Leitung 42 mit einer
Abzweigung des unter dem Druck der Arbeitsflüssigkeit stehenden Sammelraumes
30 verbunden. In dem Düsengehäuse 37 ist ein Stufenkolben 43 t-erschiebbar
geführt, der durch eine mittels einer Schraube 45 einstellbare Feder 44 belastet
ist. Der Stufenkolben 43 hat Bohrungen 46, . die mit der Bohrung 38 in Verbindung
stehen und in eine Düse 47 münden. In die Düse 47 ragt eine Düsennadel 48 hinein,
die mit Hilfe eines Handrades 49 verstellbar ist.
-
Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung ist folgende: Die durch die
Kanäle i9 in die Kanäle 22 eintretende Druckflüssigkeit strömt um die Einschnürung
34 der Schieberkolben 24 herum, drückt die Rückschlagventile 28 auf, sammelt sich
im Raume 30 und wird von dort zur Arbeitsstelle gedrückt. Der Steuerflüssigkeitsstrom
gelangt durch die Kanäle 20, 23, die Leitung 39, die Bohru.ngem 38 und 46 zur Düse
47. Ist der Querschnitt der Düse 47 genügend groß, strömt die Steuerflüssigkeit
durch die Leitung 33 in den Vorratsbehälter 16 zurück. Die Ventile 24 sind alle
geschlossen, und die gesamte geförderte Flüssigkeit fließt zur Arbeitsstelle. Soll
nun ein Teil dieser Flüssigkeitsmenge abgeschaltet werden, so wird der Durchflußquerschnitt
der Düse 47 durch Verstellen des Handrades 49 verkleinert. In den Räumen vor der
Düse 47 kommt jetzt der Steuerflüssigkeitsstrom unter Druck und drückt gegen die
Böden der Schieber 24.
-
Derjenige Schieber, der am geringsten durch die Feder 25 belastet
ist, hebt sich zuerst. Hierbei strömt die Flüssigkeit aus dem Kanal22 in den Kanal
31, von wo aus sie in den Vorratsbehälter 16 zurückgelangt. Infolge der Schräge
der Schlitze 35 an den Schiebern 24 ist der Flüssigkeitsstrom bei Beginn des Offnens
der Schieber gering und wird größer, je mehr die Schieber sich heben, bis bei ganz
geöffnetem Schieber der volle Flüssigkeitsstrom aus dem Kanal22 in den Kanal 31
gelangt. Durch unterschiedliches Einstellen der Federn 25 hat man es in der Hand,
die Schieber so einzustellen, daß der nächste sich zu öffnen beginnt, sobald der
vorhergehende ganz offen ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. In Fig. 2 ist der Schieber24a
ganz geöffnet, der Schieber 24b ist nahezu ganz offen, der Schieber 24, ist im Begriff
sich zu öffnen und der Schieber 24d ist völlig geschlossen. Auf diese Weise läßt
sich der zur Verbraucherstelle führende Flüssigkeitsstrom stufenlos regeln.
-
Steigt der Druck der Arbeitsflüssigkeit im Sammelraum 3o an, so drückt
diese auch über die Leitung 42 und die Bohrungen 41 auf den ringförmigen Ansatz
52 des Stufenkolbens 43. Der Stufenkolben wird dann gegen den Druck seiner Feder
44 von der Düsennadel 48 fortbewegt. Der Querschnitt der Düse 47 vergrößert sich
dadurch, und der Druck des Steuerflüssigkeitsstromes fällt. Infolgedessen bewegen
sich die Schieber 24 in Schließrichtung und vermindern den Durchflußquerschnitt
des abfließenden Flüssigkeitsstromes. Auf diese Weise bleibt die Menge der abfließenden
Flüssigkeit bei erhöhtem Arbeitsdruck konstant.
-
Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise
Verwirklichung der Erfindung, und diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr
noch marscherlei andere Anwendungen und Ausführungen möglich. So könnte die Regeleinrichtung
als selbständiges Teil ausgebildet und durch Rohrleitungen mit den Druckstufen von
einzelnen Pumpen oder den einzelnen Stufen einer Mehrfach-Zahnradpumpe sowie einer
Steuerflüssigkeitsentnahme verbunden sein. Auch kann die Einrichtung zur Regelung
des Flüssigkeitsstromes einer einzelnen Pumpe Verwendung finden.