EP1046819A2 - Positive displacement hydraulic machine - Google Patents
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- EP1046819A2 EP1046819A2 EP00108204A EP00108204A EP1046819A2 EP 1046819 A2 EP1046819 A2 EP 1046819A2 EP 00108204 A EP00108204 A EP 00108204A EP 00108204 A EP00108204 A EP 00108204A EP 1046819 A2 EP1046819 A2 EP 1046819A2
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- EP
- European Patent Office
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- pressure
- connection
- piston
- control
- bore
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
- Y10T137/2559—Self-controlled branched flow systems
- Y10T137/2564—Plural inflows
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T137/2559—Self-controlled branched flow systems
- Y10T137/2564—Plural inflows
- Y10T137/2567—Alternate or successive inflows
Definitions
- the invention relates to a hydraulic displacement machine, in particular a gear machine, according to the preamble of Claim 1 and one for the control of such Gear valve provided control valve.
- Gear machines for example gear pumps, are used all used in mobile hydraulics because they are a comparative have a simple structure and relatively light allow high pressures. Another advantage of gear machines lies in the fact that this has a comparatively large speed, Temperature and viscosity range can be used.
- a gear pump is described in EP 0 445 529 B1 the two gears are rotatably mounted in a housing.
- the Displacement chambers are meshed with one another Tooth flanks, the housing inner wall and an axial or Pressure plate limited.
- the latter is pressurized on the back, so that it seals against the gear wheel end faces is held.
- the one on the back of the printing plate acting pressure can be adjusted via a control device in which an orifice formed by a directional valve and a 3-way pressure compensator work together. This is in the sense an increase in back pressure from downstream pressure the orifice plate and a compression spring and in the sense of a Reduction of the back pressure from the pressure upstream the orifice plate.
- the pressure compensator connects to this one with a pressure chamber on the back of the printing plate connected control connection to the pressure outlet of the pump or with the tank, creating the sealing gap between the pressure plate and the gear end faces is reduced or enlarged.
- the pressure medium can directly from the Outflow high pressure side to the low pressure side, so that the volumetric Efficiency of the gear machine can be reduced and thus, for example, the delivery rate of a gear pump depending of the gap width is adjustable. That is, by influencing of the pressure medium pressure acting on the pressure plate exact flow control can be done.
- the pump housing must be comparatively complex because Space for the consumer-side directional control valve and the pressure compensator must be provided. Furthermore, it must have its own pressure relief valve be provided to limit the maximum pressure.
- a pump arrangement is shown in US Pat. No. 4,014,630 which a sealing plate on a spring in a contact position to the Conveyor elements is pressed.
- the spring chamber is via a throttle bore connected to the displacement space of the pump arrangement, so that the pressure plate is also hydraulically in its sealing position is biased.
- the pressure acting on the pressure plate can are in turn influenced by a control device, via the the pressure medium can be discharged into a tank.
- a disadvantage of this Construction is that pressure fluid through the throttle bore is withdrawn from the displacement chambers, so that the volumetric Efficiency is reduced. Furthermore, the Slightly close the through hole of the pressure plate so that a appropriate maintenance of the pump assembly is required.
- the invention has for its object a hydraulic Displacement machine, especially a hydraulic one Gear machine, to create, with minimal jig Adequately accurate flow control is feasible.
- Another job is a control valve suitable for such a displacement machine create.
- the displacement machine according to the invention is preferably used as Gear machine executed, the front seal the displacement space is done by a pressure plate, the back is supplied with a control pressure via a control valve.
- the control valve has a piston through which the volume flow adjustable to the consumer and hydraulic with the pressure plate connected control connection with a pressure connection or a return connection is connectable, so that the pressure on the Back of the pressure plate can be raised or lowered.
- the piston is designed as a hollow piston, the through hole acts as an orifice plate, so that one end of the piston through the pressure downstream of the orifice and the other face of the piston by the pressure upstream of the orifice is.
- This control valve is characterized by an extremely compact Structure out, so that the housing of the displacement machine is very can be easily trained.
- this is done Control and opening of the control connection and the return connection of the control valve over two at an axial distance from each other arranged control edges of the piston, so that the piston with increasing volume flow can be brought into a control position, in the control connection with the pressure connection via the control edges or is connected to the return connection.
- the piston is advantageously with a further control edge executed, over which with a sufficiently large shift from the Control position a flow section upstream of the orifice bore is connectable to the return port, so that the pressure plate is relieved and quick adaptation to changes in flow rate is possible.
- the manufacturing engineering effort to manufacture the piston is particularly simple if the orifice plate is through a section of a Through hole of the piston is formed.
- A can be used to dampen volume flow / pressure fluctuations End portion of the piston with a peripheral wall of the Form a damping gap in the piston-receiving axial bore, by the pressure medium when the piston moves axially must pass through.
- the rear can the pressure plate either with the pressure upstream or downstream of the orifice hole.
- the pressure medium is upstream of the throttle cross-section of the orifice bore opening led to the tax connection, while in the latter Fall the pressure medium only after flowing through the orifice hole reaches the control connection through the spring chamber.
- the invention can be particularly advantageous in an internal gear machine use an eccentrically arranged Ring gear meshes with a driven pinion and the pressure plate the ring gear and the pinion at least in sections on the end face seals.
- the control valve is radially outside the high pressure range is arranged in the housing.
- the structure of the housing is particularly compact if the control valve is tangential extending pressure channel is arranged so that the pressure connection opens into the side surface of the housing.
- the part of the air flowing off when the return port is open Pressure fluid can be returned internally or in a tank.
- the applicant reserves the right, on the special arrangement of the Control valve in the housing and / or to reduce the opening cross-section the suction opening has its own independent requirements to judge.
- Fig. 1 shows a circuit diagram of a hydraulic according to the invention Displacement machine, for example as an internal gear pump 1 is executed. Through this pressure medium is over a Suction line 2 sucked out of a tank T, pressurized and via a pressure line 4 to a consumer, for example an actuating cylinder 6 of a CVT transmission (continuous Variable transmission).
- a Suction line 2 sucked out of a tank T, pressurized and via a pressure line 4 to a consumer, for example an actuating cylinder 6 of a CVT transmission (continuous Variable transmission).
- the internal gear pump is described in more detail below Design carried out in which the front seal the displacement space via a pressure plate (see Fig. 2 to 4) he follows.
- the pressure plate is by a spring 26 and a Pressurized medium in the direction of its sealing position, so that the sealing gap by adjusting the pressure on the back of the printing plate is adjustable.
- the pressure plate has practically the function of the directional valve designated by reference numeral 8 in FIG. 1.
- Fig. 1 is also located the spring 26, which in practice by a surrounding a pressure field on the back of the printing plate Seal that has spring action is realized. With sufficient Pressure on the back of the pressure plate (directional valve 8 in the blocking position) the displacement space is sealed at the end, so that over the internal gear pump 1 promotes a maximum volume flow is.
- the control valve assembly 12 has an orifice 14, as in a flow control valve cooperates with a pressure compensator 16.
- the pressure compensator connects in its spring-loaded basic position 16 the back of the printing plate via a control channel 18 with an upstream of the orifice 14 in the pressure line 4 opening line 20.
- the counter to the pressure spring of the pressure compensator 16 acting end face is with the pressure in the line 20th acted upon.
- the other end face is next to the compression spring still via a control line 22 with the pressure downstream of the Measuring aperture 14 applied
- the pressure compensator 16 is controlled such that a flow rate dependent on the control valve at the control connection 26 regulated pressure is given, for example the contact pressure the pressure plate 8 determined.
- this control pressure could can also be used for other tasks, so that the Use of the control valve arrangement 12 according to the invention does not depend on the pressing one described in more detail below Pressure plate 8 is limited.
- the piston of the pressure compensator can be brought into a position in which a flow section upstream of the orifice 14 and the back of the pressure plate 8 are connected to the tank, so that a rapid reduction in flow rate is feasible.
- 2 to 4 is an embodiment of an internal gear pump 1, in which the aforementioned components, i.e. the internal gear pump 1 with sealing plate 8 and the control valve arrangement 12 are integrated in a common housing.
- FIG. 2 shows a front view
- FIG. 3 shows a sectional view Side view
- Fig. 4 is a partially sectioned rear view the pump.
- the basic structure of the internal gear pump 1 is already from the prior art, for example from DE 43 22 240 C2 known to the applicant, so that in the following only on the essential components is received.
- the internal gear pump 1 has a cup-shaped housing 30 with an eccentrically arranged receptacle 32 for a ring gear 34. This meshes with a centrally mounted pinion 36, which is from a the drive shaft 37 passing through the housing 30 is driven. Due to the eccentric arrangement of the ring gear 34 with reference the pinion 36 can be limited by the receptacle 32 Space in a low pressure area 38 and a high pressure area 40 divide.
- the front end of the high pressure region 40 forms a Pressure plate 42.
- the teeth dip the ring gear 34 and the pinion 36 into one another, so that between A displacement space is formed for every two teeth face of the pressure plate 42 and the bottom of the receptacle 38 is limited.
- a filling piece not shown, is arranged, which is supported in the housing via a filler pin 44.
- the filler lies with its side surfaces on the teeth of the pinion 36 and the ring gear 34, so that there are gaps in the teeth Pressure medium along the filler in the meshing area (High pressure area 40) is performed.
- the feeding of the Pressure medium in the low pressure area 38 is carried out by a Suction opening 46 in the end face 48 of the housing 30.
- Das pressurized pressure medium is passed through a pressure opening 50 dissipated in the end face 48.
- the suction opening 46 and the pressure opening 50 an approximately kidney-shaped cross section, the suction opening is arranged radially further outward than the pressure opening 50 and also has a larger cross-sectional area.
- Fig. 3 shows a section along the line A-A in Fig. 2. Accordingly the internal gear pump 1 is closed at the end by means of a housing cover 52, which is visible in FIG Flange surface 55 of the housing is screwed on.
- the housing cover 52 lies with one indicated by two dots in FIG Seal 54 on the pressure plate 42.
- the seal 54 engages a pressure field, which is described in more detail below Way is pressurized with high pressure. About this pressure field becomes in the axial direction with play between the housing cover 52 and the end faces of the ring gear 34 and the pinion 36 recorded pressure plate 42 in its contact position against the End faces (see Fig. 3) biased.
- a shaft seal 56 is also arranged.
- the pinion 36 is rotationally fixed to the drive shaft 37 or in one piece trained with this.
- the sealing plate surrounds 42 with a bearing eye towards the housing cover 54 extending collar 60 of pinion 36.
- the filler pin 44 passes through the pressure plate 42.
- the pressure plate 42 can be moved in the axial direction, so that the sealing gap between the end faces of the gears 34, 36 and the contact surface of the sealing plate 42 is adjustable. This means that if this sealing gap is enlarged, pressure medium can be applied directly flow from high pressure area 40 into low pressure area 38, so that the volumetric efficiency of the internal gear pump 1 is reduced and thus the volume flow delivered can be adjusted by varying the sealing gap.
- the contact pressure of the sealing plate 42 is controlled by a control valve 62 set.
- This control valve 62 which acts as a current regulator, is shown in FIG Cartridge design and in a tangential Pressure channel 64 of the housing 30 is used.
- the pressure channel 64 opens into a stepped pocket 66 in the end face 48 of the housing 30.
- the pocket 66 extends from the suction opening 50 to a recessed, kidney-shaped section 68, in which the pressure channel 64 opens. That is, the pressure medium can be the pressure opening 50 through the pocket 66 in the kidney-shaped Section 68 and from there into the tangential Coming pressure channel 64, which is practically the pressure connection of Internal gear pump 1 forms.
- the pressure channel 64 has an abutment shoulder 70 on which the control valve 62 rests in its installation position. According to the representation Fig. 4, the control valve 62 is still at a distance from the contact shoulder 70 so that a return channel 72 is visible, which practically corresponds to the return channel 24 according to FIG. 1
- this return channel 72 ends approximately radially running recess 74 in the flange 55, that in the peripheral wall the recording 32 opens.
- control channel 76 (indicated by dashed lines in Fig. 4), which corresponds to the control channel 18 in Fig. 1.
- the control channel 76 leads to a curved groove 80 in the flange surface 55 of the housing 30.
- This groove 80 acts with a in FIG Dash-dotted connection channel 82 in the housing cover 52 together, so that pressure medium via the control channel 76, the groove 80 and the connecting channel 82 into that of the seal 54 limited pressure field can be fed to the sealing plate 42nd in the direction of their contact position on the wheels 34, 36.
- the connecting channel 82 is an angled hole in the housing cover 52 formed, both bore sections of the end facing the housing 30 are drilled here and are arranged at an obtuse angle to each other. This course of the Connection channel 82 is indicated by dash-dotted lines in FIG. 3.
- Control valve 62 The structure of a first preferred embodiment of the Control valve 62 will now be explained with reference to FIG. 5.
- the control valve 62 inserted into the pressure channel 64 is of a cartridge design executed and has a sleeve 84, in the axial bore 86 a piston 88 is slidably guided.
- the right one in Fig. 5 End portion of the axial bore 86 is radial to a damping bore 90 downgraded.
- the piston arranged in the enlarged part of the axial bore 86 88 has three axially spaced ring collars 92, 94, 96, the Ring collar 92 forms the left end face of the piston 88 in FIG. 5. Following the right (Fig. 5) collar 96 is the piston 88 reset radially. This radially recessed end section 98 dips in sections into the damping bore 90 and forms a damping gap together with this.
- the piston 88 is in its in FIG. 5 via a compression spring 100 biased basic position shown, the compression spring 100th on the ring end face of the radially stepped part of the Axial bore 86 is supported and on the 30 annular end face of the Ringbundes 96 attacks.
- the spring chamber 102 is between via the damping gap the damping bore 90 and the end portion 98 with connected to the area downstream of the piston 88.
- the piston 88 is designed as a hollow piston and has a stepped bore, the right part of which is designed as an orifice bore 104 is.
- the input and output ports 106 and 108, respectively are through the mouth areas of the axial bore 86 of the sleeve 84 trained.
- the sleeve has two axially spaced ring grooves 110, 112, one or more of a control connection in the annular groove 112 114 radial bores and in the annular groove 110 radial bores forming a return connection 116 open out.
- a jacket bore is in the peripheral wall of the piston 88 118 formed between the two ring collars 94, 96 flows.
- a control edge 120 is formed on the collar 100, via which the connection from port 106 to port 116 is taxable. Covered in the control position of the piston 88 the collar 94 with zero overlap the connection 114.
- Am Ring collar 94, two control edges 122 and 124 are formed, port 114 via control edge 122 to the port 106 and via the control edge 124 with the connection 116 is connectable.
- the connection between the control port 114 and the spring chamber 102 is always blocked off by the collar 96.
- the control valve 62 shown in FIG. 5 makes it practical the orifice plate 14 and the pressure compensator 16 according to FIG. 1 in one single, simply constructed component summarized.
- control valve 62 is in the installed position with its left end face in FIG. 5 on the contact shoulder 70 of the pressure channel 64.
- the control valve 62 is in the depressurized state in the basic position shown in Fig. 5. That is, the return port 116 is through the two ring collars 92, 94 shut off while the control port 114 for connection 106 is open.
- Pressurized pressure medium is created along the orifice hole 104 a pressure drop, so that on the end faces of the piston 88 sets a pressure difference ⁇ p.
- a partial flow of the pressure medium flowing through the piston 88 can flow into the control connection 114 via the casing bore 118 and thus via the control channel 76, the groove 80 and the Connection channel 82 in the pressure field delimited by the seal 54 be performed.
- the pressure plate 42 is then practically through the pressure upstream of the piston 88 against the end faces the wheels 34, 36 pressed.
- the piston 88 With increasing volume flow, the piston 88 is due to the Pressure difference ⁇ p between the end faces against the force of the Compression spring 100 moved. After a predetermined axial displacement, which corresponds to a limit volume flow, the Piston 88 a control position from which by slight Shifts in one direction or the other the pressure in the back pressure field is lowered so that the gap between the pressure plate 42 and the end faces of the wheels 34, 36 is increased or increased so that the gap narrows Part of the pressure medium is then in the manner described above internally returned from the high pressure area to the low pressure area 38, so that the volumetric efficiency of the pump is reduced becomes.
- control connection 114 wide open to port 116 and through the control edge 120 the port 106 is opened to the return port 116, so that the area upstream of the orifice bore 104 is connected directly to the return duct 72.
- This return channel 72 can end in the low pressure region 38 or else with be connected to the tank T. In the former case, that will be Pressure medium returned internally, so that less pressure medium must be removed from the tank T.
- FIG. 6 shows a simplified comparison with the representation in FIG. 5 illustrated, further embodiment of an inventive Control valve 62.
- This control valve 62 has essentially the same structure as the embodiment shown in Fig. 5, so that only the differences are discussed below becomes.
- the piston 88 is shown in the control position, in the control port 114 through the control edges 122 and 124 is controlled (zero coverage). With a further axial displacement of the piston 88 to the right becomes the control port first 114 via the control edge 124 and finally the connection 106 controlled via the control edge 120 to the return connection 116.
- the above-described embodiment corresponds to that from Fig. 5.
- control connection 114 via the control edge 122 with the Output port 108, and not as shown in FIG Embodiment connected to the input terminal 106 becomes. This becomes in the embodiment shown in Fig. 6 thereby causing the jacket bore 18 not is formed and a hydraulic via the control edge 122 Connection between the spring chamber 102 and the control connection 114 can be produced.
- the piston 88 of the shown in Fig. 6 embodiment with a radially recessed End section 98 are carried out with the Damping bore 90 cooperates.
- precautions should be taken be taken be taken to the pressure medium unhindered by the orifice bore 104 to lead to the output port 108.
- the return port 116 connected to the tank T.
- the control connection 114 covers zero so that the print in the back Pressure field is just the right height.
- the connector 106 will go over the control edge 120 connected to the return port 116 and the pressure medium returned directly to the tank T.
- a major advantage of the invention is that the control valve 62 in that area of the housing 30 is that due to the eccentricity of the receiving space 32 with a greater wall thickness than that in Fig. 2nd area of the housing wall at the top.
- Through the tangential Arrangement of the pressure channel 64 can be done in a simple manner be drilled from the outside, so that the manufacturing technology Effort is minimal.
- control valve 62 can in principle be used in a Use a variety of displacement machine types, for example for vane pumps, gear pumps and the corresponding engine types.
- a hydraulic displacement machine in which the sealing on the face of rotating displacers via a pressure plate he follows.
- This pressure plate is connected to a control valve Pressurized, through which the size of the sealing gap can be influenced is.
- the control valve has one Measuring orifice forming hollow piston, via which a return connection, one connection leading to the consumer and one hydraulic control connection connected to the pressure plate can be controlled are.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verdrängermaschine, insbesondere
eine Zahnradmaschine, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 und ein für die Ansteuerung einer derartigen
Zahnradmaschine vorgesehenes Regelventil.The invention relates to a hydraulic displacement machine, in particular
a gear machine, according to the preamble of
Zahnradmaschinen, beispielsweise Zahnradpumpen, werden vor allem in der Mobilhydraulik eingesetzt, da sie einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweisen und bei geringem Gewicht relativ hohe Drücke erlauben. Ein weiterer Vorteil der Zahnradmaschinen liegt darin, daß diese in einem vergleichsweise großen Drehzahl-, Temperatur- und Viskositätsbereich einsetzbar sind.Gear machines, for example gear pumps, are used all used in mobile hydraulics because they are a comparative have a simple structure and relatively light allow high pressures. Another advantage of gear machines lies in the fact that this has a comparatively large speed, Temperature and viscosity range can be used.
In der EP 0 445 529 B1 ist eine Zahnradpumpe beschrieben, bei der zwei Zahnräder in einem Gehäuse drehbar gelagert sind. Die Verdrängerkammern werden durch die miteinander kämmenden Zahnflanken, die Gehäuseinnenwandung und eine Axial- oder Druckplatte begrenzt. Letztere wird rückseitig von Druckmittel beaufschlagt, so daß diese dichtend in Anlage an den Zahnradstirnflächen gehalten wird. Der auf die Rückseite der Druckplatte wirkende Druck kann über eine Regeleinrichtung eingestellt werden, bei der eine durch ein Wegeventil gebildete Meßblende und eine 3-Wege-Druckwaage zusammenwirken. Dieses wird im Sinne einer Erhöhung des rückseitigen Drucks von dem Druck stromabwärts der Meßblende und einer Druckfeder und im Sinne einer Verringerung des rückseitigen Drucks von dem Druck stromaufwärts der Meßblende beaufschlagt. Die Druckwaage verbindet dazu einen mit einem Druckraum auf der Rückseite der Druckplatte verbundenen Steueranschluß mit dem Druckausgang der Pumpe oder mit dem Tank, wodurch der Dichtspalt zwischen Druckplatte und den Zahnradstirnflächen verkleinert bzw. vergrößert wird. Bei vergrößertem Dichtspalt kann das Druckmittel direkt von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite abströmen, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradmaschine verringerbar und somit beispielsweise die Fördermenge einer Zahnradpumpe in Abhängigkeit von der Spaltweite einstellbar ist. D. h., durch Beeinflussung des auf die Druckplatte wirkenden Druckmitteldruckes kann eine exakte Förderstromregelung erfolgen.A gear pump is described in EP 0 445 529 B1 the two gears are rotatably mounted in a housing. The Displacement chambers are meshed with one another Tooth flanks, the housing inner wall and an axial or Pressure plate limited. The latter is pressurized on the back, so that it seals against the gear wheel end faces is held. The one on the back of the printing plate acting pressure can be adjusted via a control device in which an orifice formed by a directional valve and a 3-way pressure compensator work together. This is in the sense an increase in back pressure from downstream pressure the orifice plate and a compression spring and in the sense of a Reduction of the back pressure from the pressure upstream the orifice plate. The pressure compensator connects to this one with a pressure chamber on the back of the printing plate connected control connection to the pressure outlet of the pump or with the tank, creating the sealing gap between the pressure plate and the gear end faces is reduced or enlarged. At enlarged sealing gap, the pressure medium can directly from the Outflow high pressure side to the low pressure side, so that the volumetric Efficiency of the gear machine can be reduced and thus, for example, the delivery rate of a gear pump depending of the gap width is adjustable. That is, by influencing of the pressure medium pressure acting on the pressure plate exact flow control can be done.
Problematisch bei diesem Ausführungsbeispiel ist, daß das Pumpengehäuse vergleichsweise komplex ausgeführt werden muß, da Raum für das verbraucherseitige Wegeventil und die Druckwaage vorgesehen werden muß. Des weiteren muß ein eigenes Druckbegrenzungsventil vorgesehen werden, um den Maximaldruck zu begrenzen.The problem with this embodiment is that the pump housing must be comparatively complex because Space for the consumer-side directional control valve and the pressure compensator must be provided. Furthermore, it must have its own pressure relief valve be provided to limit the maximum pressure.
In der US 4 014 630 ist eine Pumpenanordnung dargestellt, bei der eine Dichtplatte über eine Feder in eine Anlageposition an die Förderelemente gedrückt ist. Der Federraum ist über eine Drosselbohrung mit dem Verdrängerraum der Pumpenanordnung verbunden, so daß die Druckplatte auch hydraulisch in ihre Dichtposition vorgespannt ist. Der auf die Druckplatte wirkende Druck kann wiederum über eine Regeleinrichtung beeinflußt werden, über die das Druckmittel in einen Tank ableitbar ist. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß stets Druckmittel durch die Drosselbohrung aus den Verdrängerkammern abgezogen wird, so daß der volumetrische Wirkungsgrad verringert ist. Des weiteren kann sich die Durchgangsbohrung der Druckplatte leicht zusetzen, so daß eine entsprechende Wartung der Pumpenanordnung erforderlich ist.A pump arrangement is shown in US Pat. No. 4,014,630 which a sealing plate on a spring in a contact position to the Conveyor elements is pressed. The spring chamber is via a throttle bore connected to the displacement space of the pump arrangement, so that the pressure plate is also hydraulically in its sealing position is biased. The pressure acting on the pressure plate can are in turn influenced by a control device, via the the pressure medium can be discharged into a tank. A disadvantage of this Construction is that pressure fluid through the throttle bore is withdrawn from the displacement chambers, so that the volumetric Efficiency is reduced. Furthermore, the Slightly close the through hole of the pressure plate so that a appropriate maintenance of the pump assembly is required.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Verdrängermaschine, insbesondere eine hydraulische Zahnradmaschine, zu schaffen, bei der mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine hinreichend genaue Förderstromregelung durchführbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein für eine derartige Verdrängermaschine geeignetes Regelventil zu schaffen.In contrast, the invention has for its object a hydraulic Displacement machine, especially a hydraulic one Gear machine, to create, with minimal jig Adequately accurate flow control is feasible. Another job is a control valve suitable for such a displacement machine create.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Verdrängermaschine durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Regelventils
durch die Merkmale des Patentanspruchs 14 gelöst.This task is performed by the
Features of
Die erfindungsgemäße Verdrängermaschine wird vorzugsweise als Zahnradmaschine ausgeführt, wobei die stirnseitige Abdichtung des Verdrängerraumes durch eine Druckplatte erfolgt, deren Rückseite über ein Regelventil mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist. Das Regelventil hat einen Kolben, über den der Volumenstrom zum Verbraucher abregelbar und ein mit der Druckplatte hydraulisch verbundener Steueranschluß mit einem Druckanschluß oder einem Rücklaufanschluß verbindbar ist, so daß der Druck auf die Rückseite der Druckplatte erhöhbar bzw. absenkbar ist. Der Kolben ist als Hohlkolben ausgebildet, wobei die Durchgangsbohrung als Meßblende wirkt, so daß die eine Stirnseite des Kolbens durch den Druck stromabwärts der Meßblende und die andere Stirnseite des Kolbens durch den Druck stromaufwärts der Meßblende beaufschlagt ist. The displacement machine according to the invention is preferably used as Gear machine executed, the front seal the displacement space is done by a pressure plate, the back is supplied with a control pressure via a control valve. The control valve has a piston through which the volume flow adjustable to the consumer and hydraulic with the pressure plate connected control connection with a pressure connection or a return connection is connectable, so that the pressure on the Back of the pressure plate can be raised or lowered. The piston is designed as a hollow piston, the through hole acts as an orifice plate, so that one end of the piston through the pressure downstream of the orifice and the other face of the piston by the pressure upstream of the orifice is.
Dieses Regelventil zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, so daß das Gehäuse der Verdrängermaschine sehr einfach ausgebildet werden kann.This control valve is characterized by an extremely compact Structure out, so that the housing of the displacement machine is very can be easily trained.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt das Zu- bzw. Aufsteuern des Steueranschlusses und des Rücklaufanschlusses des Regelventils über zwei im Axialabstand zueinander angeordnete Steuerkanten des Kolbens, so daß der Kolben mit ansteigendem Volumenstrom in eine Regelposition bringbar ist, in der über die Steuerkanten der Steueranschluß mit dem Druckanschluß oder mit dem Rücklaufanschluß verbunden wird.In a particularly preferred embodiment, this is done Control and opening of the control connection and the return connection of the control valve over two at an axial distance from each other arranged control edges of the piston, so that the piston with increasing volume flow can be brought into a control position, in the control connection with the pressure connection via the control edges or is connected to the return connection.
Der Kolben wird vorteilhafterweise mit einer weiteren Steuerkante ausgeführt, über die bei genügend großer Verschiebung aus der Regelposition ein Strömungsabschnitt stromaufwärts der Meßblendenbohrung mit dem Rücklaufanschluß verbindbar ist, so daß die Druckplatte entlastet und eine schnelle Anpassung an Förderstromänderungen möglich ist.The piston is advantageously with a further control edge executed, over which with a sufficiently large shift from the Control position a flow section upstream of the orifice bore is connectable to the return port, so that the pressure plate is relieved and quick adaptation to changes in flow rate is possible.
Der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung des Kolbens ist besonders einfach, wenn die Meßblende durch einen Abschnitt einer Durchgangsbohrung des Kolbens ausgebildet wird.The manufacturing engineering effort to manufacture the piston is particularly simple if the orifice plate is through a section of a Through hole of the piston is formed.
Zur Dämpfung von Volumenstrom-/Druckschwankungen kann ein Endabschnitt des Kolbens mit einer Umfangswandung der den Kolben aufnehmenden Axialbohrung einen Dämpfungsspalt ausbilden, durch den Druckmittel bei einer Axialbewegung des Kolbens hindurchtreten muß.A can be used to dampen volume flow / pressure fluctuations End portion of the piston with a peripheral wall of the Form a damping gap in the piston-receiving axial bore, by the pressure medium when the piston moves axially must pass through.
Durch entsprechende Ausgestaltung des Kolbens kann die Rückseite der Druckplatte entweder mit dem Druck stromaufwärts oder stromabwärts der Meßblendenbohrung beaufschlagt werden. Im erstgenannten Fall wird das Druckmittel über eine stromaufwärts des Drosselquerschnittes der Meßblendenbohrung mündende Radialbohrung zum Steueranschluß geführt, während im letztgenannten Fall das Druckmittel erst nach dem Durchströmen der Meßblendenbohrung durch den Federraum zum Steueranschluß gelangt.By designing the piston appropriately, the rear can the pressure plate either with the pressure upstream or downstream of the orifice hole. in the the former case, the pressure medium is upstream of the throttle cross-section of the orifice bore opening led to the tax connection, while in the latter Fall the pressure medium only after flowing through the orifice hole reaches the control connection through the spring chamber.
Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei einer Innenzahnradmaschine einsetzen, bei der ein exzentrisch angeordnetes Hohlrad mit einem angetriebenen Ritzel kämmt und die Druckplatte das Hohlrad und das Ritzel zumindest abschnittsweise stirnseitig abdichtet. Bei dieser Konstruktion wird es besonders bevorzugt, wenn das Regelventil radial außerhalb des Hochdruckbereiches im Gehäuse angeordnet ist. Der Aufbau des Gehäuses ist besonders kompakt, wenn das Regelventil dann in einem tangential verlaufenden Druckkanal angeordnet ist, so daß der Druckanschluß in der Seitenfläche des Gehäuses mündet.The invention can be particularly advantageous in an internal gear machine use an eccentrically arranged Ring gear meshes with a driven pinion and the pressure plate the ring gear and the pinion at least in sections on the end face seals. With this construction, it is particularly preferred if the control valve is radially outside the high pressure range is arranged in the housing. The structure of the housing is particularly compact if the control valve is tangential extending pressure channel is arranged so that the pressure connection opens into the side surface of the housing.
Da bei abgehobener Druckplatte das Druckmittel intern vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich zurückgeführt wird, kann die Menge des angesaugten Druckmittels um den Anteil des intern zurückgeführten Druckmittels verringert werden. Diese Verringerung des angesaugten Druckmittels ermöglicht es, den Öffnungsquerschnitt der Saugöffnung auf etwa 1/3 des Öffnungsquerschnitts zu verringern, der rein rechnerisch für den maximalen Volumenstrom erforderlich wäre.As the pressure medium is lifted internally from the high pressure area when the pressure plate is lifted can be returned to the low pressure range the amount of pressure medium sucked in by the proportion of intern returned pressure medium can be reduced. This reduction of the suctioned pressure medium enables the opening cross section the suction opening to about 1/3 of the opening cross-section to reduce the purely arithmetically for the maximum volume flow would be required.
Die bei geöffnetem Rücklaufanschluß abströmende Teilmenge des Druckmittels kann intern oder in einen Tank zurückgeführt werden.The part of the air flowing off when the return port is open Pressure fluid can be returned internally or in a tank.
Aufgrund der inneren Rückführung des Fördermittelteilstromes bei abgehobener Druckplatte wird von einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe nur die benötigte Menge gefördert, so daß Energieverluste minimiert sind. Aufgrund des einfachen Aufbaus mit interner Rückführung werden gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik die mechanischen Verluste durch komplizierte Kanalführungen und Schaltelemente wesentlich herabgesetzt. Aufgrund der geringeren Anzahl mechanischer Bauteile ist der Verschleiß gegenüber herkömmlichen Pumpen wesentlich verringert, so daß die Standfestigkeit in der Pumpe höchsten Anforderungen entspricht.Due to the internal return of the partial flow of funds lifted pressure plate is from a gear pump according to the invention promoted only the required amount, so that energy losses are minimized. Due to the simple structure with internal Return will be compared to the status mentioned at the beginning the mechanical losses due to complicated ducting and switching elements significantly reduced. Because of the lower number of mechanical components is wear significantly reduced compared to conventional pumps, so that the stability in the pump meets the highest requirements.
Die Anmelderin behält sich vor, auf die besondere Anordnung des Regelventils im Gehäuse und/oder auf die Verringerung des Öffnungsquerschnittes der Saugöffnung eigene, unabhängige Ansprüche zu richten.The applicant reserves the right, on the special arrangement of the Control valve in the housing and / or to reduce the opening cross-section the suction opening has its own independent requirements to judge.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe;
- Fig. 2
- eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe ohne Gehäusedeckel;
- Fig. 3
- eine geschnittene Seitenansicht der Innenzahnradpumpe aus Fig. 2 (mit Gehäusedeckel);
- Fig. 4
- eine teilweise geschnittene Rückansicht der Innenzahnradpumpe aus Fig. 2;
- Fig. 5
- ein erstes Ausführungsbeispiel eines Regelventil für die Innenzahnradpumpe gemäß den Fig. 2 bis 4; und
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Regelventils für eine erfindungsgemäße Verdrängermaschine.
- Fig. 1
- a circuit diagram of an internal gear pump according to the invention;
- Fig. 2
- a side view of an internal gear pump according to the invention without a housing cover;
- Fig. 3
- a sectional side view of the internal gear pump of Figure 2 (with housing cover).
- Fig. 4
- a partially sectioned rear view of the internal gear pump of Fig. 2;
- Fig. 5
- a first embodiment of a control valve for the internal gear pump according to Figures 2 to 4. and
- Fig. 6
- is a schematic representation of another embodiment of a control valve for a displacement machine according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Verdrängermaschine, die beispielsweise als Innenzahnradpumpe
1 ausgeführt ist. Durch diese wird Druckmittel über eine
Saugleitung 2 aus einem Tank T angesaugt, mit Druck beaufschlagt
und über eine Druckleitung 4 an einen Verbraucher, beispielsweise
einen Stellzylinder 6 eines CVT-Getriebes (Continuous
Variable Transmission) abgegeben.Fig. 1 shows a circuit diagram of a hydraulic according to the invention
Displacement machine, for example as an
Die Innenzahnradpumpe ist in einer im folgenden noch näher beschriebenen
Bauart ausgeführt, bei der die stirnseitige Abdichtung
des Verdrängerraumes über eine Druckplatte (siehe Fig. 2 bis 4)
erfolgt. Die Druckplatte wird durch eine Feder 26 sowie über ein
Druckmittel in Richtung ihrer Dichtposition beaufschlagt, so daß
der Dichtspalt durch Einstellung des Druckes an der Druckplattenrückseite
einstellbar ist. Die Druckplatte hat praktisch die Funktion
des in Fig. 1 mit Bezugszeichen 8 bezeichneten Wegeventils. In
Fig. 1 ist auch die Feder 26 eingezeichnet, die in der Praxis durch
eine ein Druckfeld auf der Rückseite der Druckplatte umgebende
Dichtung, die Federwirkung hat, realisiert ist. Bei hinreichendem
Druck an der Druckplattenrückseite (Wegeventil 8 in Sperrstellung)
ist der Verdrängerraum stirnseitig abgedichtet, so daß über
die Innenzahnradpumpe 1 ein maximaler Volumenstrom gefördert
ist. Bei Verringerung des Druckes auf die Druckplattenrückseite
(Wegeventil 8 in Durchgangsstellung) kann Druckmittel direkt vom
Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich der Innenzahnradpumpe
1 zurückströmen, so daß eine Art Bypasskanal 10 aufgesteuert
ist. Die Druckplatte (Wegeventil 8) wird in Abheberrichtung
(Öffnungsrichtung) vom Hochdruck in den Verdrängerräumen der
Innenzahnradpumpe 1 beaufschlagt und in Richtung seiner Anlageposition
(Sperrstellung) durch einen von einer Regelventilanordnung
12 eingeregelten Steuerdruck, der in einem rückwärtigen
Druckfeld, dessen Fläche größer ist als die Fläche, an der die
Druckplatte vorderseitig vom Pumpendruck beaufschlagt ist, ansteht.The internal gear pump is described in more detail below
Design carried out in which the front seal
the displacement space via a pressure plate (see Fig. 2 to 4)
he follows. The pressure plate is by a
Die Regelventilanordnung 12 hat eine Meßblende 14, die wie bei
einem Stromregelventil mit einer Druckwaage 16 zusammenwirkt.
In ihrer federvorgespannten Grundposition verbindet die Druckwaage
16 die Rückseite der Druckplatte über einen Steuerkanal
18 mit einer stromaufwärts der Meßblende 14 in der Druckleitung
4 mündenden Leitung 20. Die entgegen der Druckfeder der Druckwaage
16 wirkende Stirnfläche ist mit dem Druck in der Leitung 20
beaufschlagt. Die andere Stirnfläche ist neben der Druckfeder
noch über eine Steuerleitung 22 mit dem Druck stromabwärts der
Meßblende 14 beaufschlagtThe
Mit ansteigendem Fördervolumenstrom vergrößert sich die
Druckdifferenz über der Meßblende 14, so daß die Druckwaage 16
aus der dargestellten Grundposition herausbewegt und der
Steuerkanal 18 mit einem Rücklaufkanal 24 verbunden wird, so
daß Druckmittel aus dem Steuerkanal 18 zurück in einen Tank T
oder intern in den Niederdruckbereich der Innenzahnradpumpe 1
zurückgeführt werden kann (letztere Variante ist nicht dargestellt).With increasing flow volume flow increases
Pressure difference across the
D. h., durch eine vergleichsweise geringe Druckdifferenz über der
Meßblende 14 wird die Druckwaage 16 derart angesteuert, daß
vom Regelventil am Steueranschluß 26 ein volumenstromabhängig
geregelter Druck abgegeben wird, der beispielsweise den Anpreßdruck
der Druckplatte 8 bestimmt. Prinzipiell könnte dieser Steuerdruck
auch für andere Aufgaben verwendet werden, so daß der
Einsatz der erfindungsgemäßen Regelventilanordnung 12 nicht auf
das im nachstehend noch näher beschriebenen Anpressen einer
Druckplatte 8 beschränkt ist.That is, by a comparatively small pressure difference over the
Bei ansteigendem Volumenstrom kann der Kolben der Druckwaage
in eine Position gebracht werden, in der ein Strömungsabschnitt
stromaufwärts der Meßblende 14 und die Rückseite der Druckplatte
8 mit dem Tank verbunden sind, so daß eine schnelle Förderstromabsenkung
durchführbar ist.As the volume flow increases, the piston of the pressure compensator can
be brought into a position in which a flow section
upstream of the
In den Fig. 2 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Innenzahnradpumpe
1 dargestellt, bei dem die vorgenannten Bauelemente,
d.h. die Innenzahnradpumpe 1 mit Dichtplatte 8 und die Regelventilanordnung
12 in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.2 to 4 is an embodiment of an
Dabei zeigt Fig. 2 eine Vorderansicht, Fig. 3 eine geschnittene
Seitenansicht und Fig. 4 eine teilweise geschnittene Rückansicht
der Pumpe. Der Grundaufbau der Innenzahnradpumpe 1 ist bereits
aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 43 22 240
C2 der Anmelderin bekannt, so daß im folgenden lediglich auf die
wesentlichen Bauelemente eingegangen wird.2 shows a front view, FIG. 3 shows a sectional view
Side view and Fig. 4 is a partially sectioned rear view
the pump. The basic structure of the
Die Innenzahnradpumpe 1 hat ein topfförmiges Gehäuse 30 mit
einer exzentrisch angeordneten Aufnahme 32 für ein Hohlrad 34.
Dieses kämmt mit einem mittig gelagerten Ritzel 36, das von einer
das Gehäuse 30 durchsetzenden Antriebswelle 37 angetrieben ist.
Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Hohlrades 34 mit Bezug
zum Ritzel 36 läßt sich der durch die Aufnahme 32 begrenzte
Raum in einen Niederdruckbereich 38 und einen Hochdruckbereich
40 unterteilen.The
Den stirnseitigen Abschluß des Hochdruckbereichs 40 bildet eine
Druckplatte 42. In diesem Hochdruckbereich 40 tauchen die Zähne
des Hohlrades 34 und des Ritzels 36 ineinander ein, so daß zwischen
jeweils zwei Zähnen ein Verdrängerraum gebildet ist, der
stirnseitig von der Druckplatte 42 und dem Boden der Aufnahme
38 begrenzt ist.The front end of the
Im Übergangsbereich zwischen Niederdruckbereich 38 und Hochdruckbereich
40 ist ein nicht dargestelltes Füllstück angeordnet,
das über einen Füllstückstift 44 im Gehäuse abgestützt ist. Das
Füllstück liegt mit seinen Seitenflächen an den Zähnen des Ritzels
36 und des Hohlrads 34 an, so daß in den Zahnlücken befindliches
Druckmittel entlang des Füllstückes in den Zahneingriffsbereich
(Hochdruckbereich 40) geführt wird. Die Zuführung des
Druckmittels in den Niederdruckbereich 38 erfolgt durch eine
Saugöffnung 46 in der Stirnfläche 48 des Gehäuses 30. Das
druckbeaufschlagte Druckmittel wird durch eine Drucköffnung 50
in der Stirnfläche 48 abgeführt. Wie insbesondere aus Fig. 4 entnehmbar
ist, haben die Saugöffnung 46 und die Drucköffnung 50
einen in etwa nierenförmigen Querschnitt, wobei die Saugöffnung
radial weiter außen liegend angeordnet ist als die Drucköffnung 50
und zudem eine größere Querschnittsfläche aufweist.In the transition area between
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2. Demgemäß
erfolgt der stirnseitige Abschluß der Innenzahnradpumpe 1
mittels eines Gehäusedeckels 52, der auf die in Figur 2 sichtbare
Flanschfläche 55 des Gehäuses aufgeschraubt ist. Der Gehäusedeckel
52 liegt mit einer in Fig. 2 zweifach gepunktet angedeuteten
Dichtung 54 auf der Druckplatte 42 auf. Die Dichtung 54 umgreift
ein Druckfeld, das in der im folgenden noch näher beschriebenen
Weise mit Hochdruck beaufschlagt ist. Über dieses Druckfeld
wird die in Axialrichtung mit Spiel zwischen dem Gehäusedekkel
52 und den Stirnflächen des Hohlrads 34 und des Ritzels 36
aufgenommene Druckplatte 42 in ihre Anlageposition gegen die
Stirnflächen (s. Fig. 3) vorgespannt. Fig. 3 shows a section along the line A-A in Fig. 2. Accordingly
the
Im Durchgangsbereich der Antriebswelle 37 durch den Gehäusedeckel
52 ist des weiteren noch eine Wellendichtung 56 angeordnet.
Das Ritzel 36 ist drehfest mit der Antriebswelle 37 oder einstückig
mit dieser ausgebildet.In the passage area of the
Wie insbesondere aus Fig. 2 entnehmbar ist, umgreift die Dichtplatte
42 mit einem Lagerauge einen sich hin zum Gehäusedeckel
54 erstreckenden Bund 60 des Ritzels 36.As can be seen in particular from FIG. 2, the sealing plate surrounds
42 with a bearing eye towards the
Der Füllstückstift 44 durchsetzt die Druckplatte 42. Wie bereits
erwähnt, kann die Druckplatte 42 in Axialrichtung bewegt werden,
so daß der Dichtspalt zwischen den Stirnflächen der Zahnräder
34, 36 und der Anlagefläche der Dichtplatte 42 einstellbar ist.
D.h., bei Vergrößerung dieses Dichtspaltes kann Druckmittel direkt
vom Hochdruckbereich 40 in den Niederdruckbereich 38 einströmen,
so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe
1 verringert wird und somit der abgegebene Volumenstrom
durch Variation des Dichtspaltes einstellbar ist.The
Der Anpreßdruck der Dichtplatte 42 wird über ein Regelventil 62
eingestellt. Dieses als Stromregler wirkende Regelventil 62 ist in
Patronenbauweise ausgeführt und in einen tangential verlaufenden
Druckkanal 64 des Gehäuses 30 eingesetzt. Der Druckkanal
64 mündet in einer abgestuften Tasche 66 in der Stirnfläche 48
des Gehäuses 30. Die Tasche 66 erstreckt sich von der Saugöffnung
50 zu einem vertieften, nierenförmigen Abschnitt 68, in
dem der Druck-kanal 64 mündet. D.h., das Druckmittel kann durch
die Drucköffnung 50 hindurch entlang der Tasche 66 in den nierenförmigen
Abschnitt 68 und von dort in den tangential verlaufenden
Druckkanal 64 gelangen, der praktisch den Druckanschluß der
Innenzahnradpumpe 1 bildet. The contact pressure of the sealing
Der Druckkanal 64 hat eine Anlageschulter 70, an der das Regelventil
62 in seiner Einbauposition anliegt. In der Darstellung gemäß
Fig. 4 befindet sich das Regelventil 62 noch im Abstand von
der Anlageschulter 70, so daß ein Rücklaufkanal 72 sichtbar ist,
der praktisch dem Rücklaufkanal 24 gemäß Fig. 1 entsprichtThe
Gemäß Fig. 2 endet dieser Rücklaufkanal 72 in einem etwa radial
verlaufenden Einstich 74 in der Flanschfläche 55, der in der Umfangswandung
der Aufnahme 32 mündet.2, this
Gemäß den Fig. 2 und 4 mündet in den tangential verlaufenden
Druckkanal 64 noch ein Steuerkanal 76 (gestrichelt angedeutet in
Fig. 4), der dem Steuerkanal 18 in Fig. 1 entspricht. Der Steuerkanal
76 führt zu einer gekrümmten Nut 80 in der Flanschfläche
55 des Gehäuses 30. Diese Nut 80 wirkt mit einem in Fig. 2
strichpunktiert angedeuteten Verbindungskanal 82 im Gehäusedeckel
52 zusammen, so daß Druckmittel über den Steuerkanal
76, die Nut 80 und den Verbindungskanal 82 in das von der Dichtung
54 begrenzte Druckfeld einspeisbar ist, um die Dichtplatte 42
in Richtung ihrer Anlageposition an den Rädern 34, 36 zu beaufschlagen.
Der Verbindungskanal 82 ist als Winkelbohrung im Gehäusedeckel
52 ausgebildet, wobei beide Bohrungsabschnitte von
der dem Gehäuse 30 zugewandten Stirnseite her gebohrt werden
und stumpfwinklig zueinander angeordnet sind. Dieser Verlauf des
Verbindungskanals 82 ist in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet.2 and 4 opens into the
Der Aufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des
Regelventils 62 wird nunmehr anhand von Fig. 5 erläutert.The structure of a first preferred embodiment of the
Das in den Druckkanal 64 eingesetzte Regelventil 62 ist in Patronenbauweise
ausgeführt und hat eine Hülse 84, in deren Axialbohrung
86 ein Kolben 88 verschiebbar geführt ist. Der in Fig. 5 rechte
Endabschnitt der Axialbohrung 86 ist radial zu einer Dämpfungsbohrung
90 zurückgestuft.The
Der im erweiterten Teil der Axialbohrung 86 angeordnete Kolben
88 hat drei axial beabstandete Ringbünde 92, 94, 96, wobei der
Ringbund 92 die in Fig. 5 linke Stirnfläche des Kolbens 88 ausbildet.
Im Anschluß an den rechten (Fig. 5) Ringbund 96 ist der Kolben
88 radial zurückgesetzt. Dieser radial zurückgesetzte Endabschnitt
98 taucht abschnittsweise in die Dämpfungsbohrung 90 ein
und bildet gemeinsam mit dieser einen Dämpfungsspalt.The piston arranged in the enlarged part of the
Der Kolben 88 ist über eine Druckfeder 100 in seine in Fig. 5
dargestellte Grundposition vorgespannt, wobei die Druckfeder 100
an der Ringstirnfläche des radial abgestuften Teils der
Axialbohrung 86 abgestützt ist und an der 30 Ringstirnfläche des
Ringbunds 96 angreift.The
Demzufolge ist der Federraum 102 über den Dämpfungsspalt zwischen
der Dämpfungsbohrung 90 und dem Endabschnitt 98 mit
dem Bereich stromabwärts des Kolbens 88 verbunden.As a result, the
Der Kolben 88 ist als Hohlkolben ausgeführt und hat eine Stufenbohrung,
deren rechter Teil als Meßblendenbohrung 104 ausgebildet
ist. Der Eingangs- und der Ausgangsanschluß 106 bzw. 108
sind durch die Mündungsbereiche der Axialbohrung 86 der Hülse
84 ausgebildet. Die Hülse hat zwei axial beabstandete Ringnuten
110, 112, wobei in der Ringnut 112 eine oder mehrere einen Steueranschluß
114 bildende Radialbohrungen und in der Ringnut 110
einen Rücklaufanschluß 116 bildende Radialbohrungen münden.The
In der Umfangswandung des Kolbens 88 ist eine Mantelbohrung
118 ausgebildet, die zwischen den beiden Ringbünden 94, 96
mündet. Am Ringbund 92 ist eine Steuerkante 120 ausgebildet,
über die die Verbindung vom Anschluß 106 zum Anschluß 116
aufsteuerbar ist. In der Regelstellung des Kolbens 88 überdeckt
der Ringbund 94 mit Nullüberdeckung den Anschluß 114. Am
Ringbund 94 sind zwei Steuerkanten 122 und 124 ausgebildet,
wobei der Anschluß 114 über die Steuerkante 122 mit dem Anschluß
106 und über die Steuerkante 124 mit dem Anschluß 116
verbindbar ist. Die Verbindung zwischen dem Steueranschluß 114
und dem Federraum 102 ist stets durch den Ringbund 96 abgesperrt.A jacket bore is in the peripheral wall of the
Durch das in Fig. 5 dargestellte Regelventil 62 werden praktisch
die Meßblende 14 und die Druckwaage 16 gemäß Fig. 1 in einem
einzigen, einfach aufgebauten Bauelement zusammengefaßt. Dabei
ist die Meßblende (14) durch die Meßblendenbohrung 104 des
Kolbens 88 gebildet, während die Druckwaage (16) durch den in
der Hülse 84 axial verschiebbaren Kolben 88 gebildet ist, dessen
Stirnseiten mit der Druckdifferenz über der Meßblendenbohrung
104 und der Kraft der Feder 100 beaufschlagt sind.The
Wie vorstehend erwähnt, liegt das Regelventil 62 in der Einbauposition
mit seiner in Fig. 5 linken Stirnfläche an der Anlageschulter
70 des Druckkanals 64 an. Das Regelventil 62 befindet sich im
drucklosen Zustand in der in Fig. 5 dargestellten Grundposition.
D.h., der Rücklaufanschluß 116 ist durch die beiden Ringbünde
92, 94 abgesperrt, während der Steueranschluß 114 zum Anschluß
106 hin geöffnet ist. Beim Durchströmen des Regelventils 62 mit
druckbeaufschlagtem Druckmittel entsteht entlang der Meßblendenbohrung
104 ein Druckabfall, so daß sich an den Stirnseiten
des Kolbens 88 eine Druckdifferenz Δp einstellt. D.h., auf die linke
Stirnfläche des Kolbens 88 wirkt der Druck an der Drucköffnung 50
der Innenzahnradpumpe, während in Gegenrichtung der Druck
stromabwärts der Meßblende und die Kraft der Druckfeder 105
wirken - der Kolben 88 wird in eine von der Druckdifferenz abhängige
Regelposition gebrachtAs mentioned above, the
Ein Teilstrom des den Kolben 88 durchströmenden Druckmittels
kann über die Mantelbohrung 118 in den Steueranschluß 114 einströmen
und somit über den Steuerkanal 76, die Nut 80 und den
Verbindungskanal 82 in das von der Dichtung 54 begrenzte Druckfeld
geführt werden. Die Druckplatte 42 wird dann praktisch durch
den Druck stromaufwärts des Kolbens 88 gegen die Stirnflächen
der Räder 34, 36 gepreßt.A partial flow of the pressure medium flowing through the
Bei ansteigendem Volumenstrom wird der Kolben 88 aufgrund der
Druckdifferenz Δp zwischen den Stirnflächen gegen die Kraft der
Druckfeder 100 verschoben. Nach einer vorbestimmten Axialverschiebung,
die einem Grenzvolumenstrom entspricht, nimmt der
Kolben 88 eine Regelstellung ein, von der aus durch geringfügige
Verschiebungen in die eine oder andere Richtung der Druck im
rückseitigen Druckfeld abgesenkt wird, so daß sich der Spalt zwischen
der Druckplatte 42 und den Stirnflächen der Räder 34, 36
vergrößert oder erhöht wird, so daß sich der Spalt verkleinert .Ein
Teil des Druckmittels wird dann in der vorbeschriebenen Weise
vom Hochdruckbereich zum Niederdruckbereich 38 intern zurückgeführt,
so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe verringert
wird.With increasing volume flow, the
Beim weiteren Ansteigen des Volumenstroms wird der Steueranschluß
114 weit zum Anschluß 116 geöffnet und durch die Steuerkante
120 der Anschluß 106 zum Rücklaufanschluß 116 aufgesteuert,
so daß der Bereich stromaufwärts der Meßblendenbohrung
104 direkt mit dem Rücklaufkanal 72 verbunden wird. Dieser Rücklaufkanal
72 kann im Niederdruckbereich 38 enden oder aber mit
dem Tank T verbunden sein. Im erstgenannten Fall wird das
Druckmittel intern zurückgeführt, so daß weniger Druckmittel aus
dem Tank T entnommen werden muß.As the volume flow increases further, the
Durch die interne Rückführung des Druckmittels bei abgehobener
Druckplatte 42 und ggf. bei zum Rücklaufkanal 116 aufgesteuertem
Anschluß 106 ist es möglich, die Saugöffnung 46 mit einem
geringeren Öffnungsquerschnitt auszuführen, als es rein rechnerisch
erforderlich wäre, da lediglich ein Teilvolumenstrom des
Druckmittels über die Saugöffnung angesaugt werden muß und der
andere Teilstrom direkt vom Hochdruckbereich 40 in den Niederdruckbereich
38 zurückgeführt wird. Vorversuche zeigten, daß die
Saugöffnung mit etwa einem Drittel der Fläche ausgeführt werden
kann, als es rein rechnerisch zum Durchsetzen des maximalen
Fördervolumenstromes erforderlich wäre. Durch die erfindungsgemäße
Verringerung des Saugöffnungsquerschnittes kann das Gehäuse
30 der Innenzahnradpumpe 1 bei höherer Festigkeit kompakter
ausgestaltet werden.Due to the internal return of the pressure medium when the
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden
schnelle Axialbewegungen des Kolbens 88 - beispielsweise verursacht
durch Volumenstrom- oder Druckschwankungen - durch den
Dämpfungsspalt verhindert, da das im Federraum 102 befindliche
Druckmittel durch diesen Spalt hindurch aus dem Federraum 102
verdrängt oder vom Ausgangsanschluß 108 her einströmen muß.In the embodiment shown in FIG. 5
rapid axial movements of the piston 88 - for example caused
through volume flow or pressure fluctuations - through the
Damping gap prevented because that located in the
Fig. 6 zeigt ein gegenüber der Darstellung in Fig. 5 vereinfacht
dargestelltes, weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Regelventils 62. Dieses Regelventil 62 hat im wesentlichen
den gleichen Aufbau wie das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel,
so daß im folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen
wird. In Fig. 6 ist der Kolben 88 in Regelstellung gezeigt, in
der der Steueranschluß 114 durch die Steuerkanten 122 und 124
zugesteuert ist (Nullüberdeckung). Bei einer weiteren Axialverschiebung
des Kolbens 88 nach rechts wird zuerst der Steueranschluß
114 über die Steuerkante 124 und zuletzt der Anschluß 106
über die Steuerkante 120 zum Rücklaufanschluß 116 aufgesteuert.
Insofern entspricht das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel demjenigen
aus Fig. 5. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin,
daß der Steueranschluß 114 über die Steuerkante 122 mit dem
Ausgangsanschluß 108, und nicht, wie bei dem in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel, mit dem Eingangsanschluß 106 verbunden
wird. Dies wird bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
dadurch bewirkt, daß die Mantelbohrung 18 nicht
ausgebildet ist und über die Steuerkante 122 eine hydraulische
Verbindung zwischen dem Federraum 102 und dem Steueranschluß
114 herstellbar ist.FIG. 6 shows a simplified comparison with the representation in FIG. 5
illustrated, further embodiment of an
Wie in Fig. 6 gestrichelt angedeutet, kann auch der Kolben 88 des
in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels mit einem radial zurückgesetzten
Endabschnitt 98 ausgeführt werden, der mit der
Dämpfungsbohrung 90 zusammenwirkt. Dabei müßten jedoch Vorkehrungen
getroffen werden, um das Druckmittel ungehindert von
der Meßblendenbohrung 104 zum Ausgangsanschluß 108 zu führen.As indicated by dashed lines in FIG. 6, the
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rücklaufanschluß
116 mit dem Tank T verbunden. Wenn der Kolben 88
die in Fig. 6 dargestellte Regelposition erreicht hat, ist der Steueranschluß
114 nullüberdeckt, so daß der Druck im rückseitigen
Druckfeld gerade die richtige Höhe hat. Beim weiteren Ansteigen
des Fördervolumenstroms wird der rückwärtige Druck durch Abfluß
von Öl vom Steueranschluß 114 zum Rücklaufanschluß 116 verringert.
Schließlich wird der Anschluß 106 über die Steuerkante
120 mit dem Rücklaufanschluß 116 verbunden und das Druckmittel
direkt in den Tank T zurückgeführt. In the embodiment shown in Fig. 6 is the
Durch das Abheben der Druckplatte 42 wird der Förderstrom abgesenkt,
so daß der Kolben 88 wieder zurück in die dargestellte
Regelposition verschoben wird. Bei einem weiteren Absinken des
Förderstroms steuert die Steuerkante 122 die Verbindung zum Anschluß
108 auf, so daß die Druckplatte in ihre Anlageposition vorgespannt
und der Dichtspalt verringert wird - der Förderstrom
steigt wieder an.By lifting the
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Regelventil
62 in demjenigen Bereich des Gehäuses 30 aufgenommen
ist, der aufgrund der Exzentrizität des Aufnahmeraums 32 mit einer
größeren Wandungsstärke ausgeführt ist, als der in Fig. 2
oben liegende Bereich der Gehäusewandung. Durch die tangentiale
Anordnung des Druckkanals 64 kann dieser auf einfache Weise
von außen her gebohrt werden, so daß auch der fertigungstechnische
Aufwand minimal ist.A major advantage of the invention is that the
Das erfindungsgemäße Regelventil 62 läßt sich prinzipiell bei einer
Vielzahl von Verdrängermaschinenbauarten einsetzen, beispielsweise
bei Flügelzellenpumpen, Zahnradpumpen und den
entsprechenden Motorenbauarten.The
Offenbart ist eine hydraulische Verdrängermaschine, bei der die stirnseitige Abdichtung rotierender Verdränger über eine Druckplatte erfolgt. Diese Druckplatte wird über ein Regelventil mit einem Druck beaufschlagt, über den die Größe des Dichtspaltes beeinflußbar ist. Erfindungsgemäß hat das Regelventil einen eine Meßblende ausbildenden Hohlkolben, über den ein Rücklaufanschluß, ein zum Verbraucher führender Anschluß und ein hydraulisch mit der Druckplatte verbundener Steueranschluß ansteuerbar sind.Disclosed is a hydraulic displacement machine, in which the sealing on the face of rotating displacers via a pressure plate he follows. This pressure plate is connected to a control valve Pressurized, through which the size of the sealing gap can be influenced is. According to the invention, the control valve has one Measuring orifice forming hollow piston, via which a return connection, one connection leading to the consumer and one hydraulic control connection connected to the pressure plate can be controlled are.
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Regelventil (62) hat mit einer in einem Kolben (88) ausgebildeten, einen Eingangsanschluß (106) mit einem Ausgangsanschluß (108) verbundenen Meßblendenbohrung (104), wobei der Kolben (88) einerseits vom Druck des Druckmittels stromaufwärts der Meßblendenbohrung (104) und andererseits vom Druck stromabwärts der Meßblendenbohrung (104) und der Kraft einer Druckfeder (100) beaufschlagt ist, und daß über den Kolben (88) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (Δp) ein mit der Druckplatte (42) hydraulisch verbundener Steueranschluß (114) zur Erhöhung des Druckes mit einem Druckanschluß (106, 108) und zur Erniedrigung des Druckes mit einem Rücklaufanschluß (116) verbindbar ist. Hydraulic displacement machine, in particular gear machine, with a housing (30, 52) in which conveying elements, in particular gearwheels (34, 36) are mounted, via which pressure medium can be sucked in through a suction opening (46) and pressurized can be discharged via a pressure opening (50) and which are sealed at the end by at least one pressure plate (42), and by a control device (14, 16; 62), by means of which a pressure acting on the pressure plate (42) can be changed,
characterized in that the control device has a control valve (62) with a metering orifice bore (104) formed in a piston (88) and an input port (106) connected to an output port (108), the piston (88) being dependent on the one hand on the pressure of the pressure medium upstream of the orifice bore (104) and, on the other hand, the pressure downstream of the orifice bore (104) and the force of a compression spring (100), and that via the piston (88) depending on the pressure difference (Δp) with the pressure plate (42) hydraulically connected control connection (114) can be connected to a pressure connection (106, 108) for increasing the pressure and to a return connection (116) for lowering the pressure.
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) eine die Verbindung des Steueranschlusses (114) mit dem Druckanschluß (106, 108) steuernde erste Steuerkante (122) und die Verbindung des Steueranschlusses (114) mit dem Rücklaufanschluß (116) steuernde zweite Steuerkante (124) hat, die an einem Ringbund (94) des Kolbens (88) ausgebildet sind.Hydraulic displacement machine according to claim 1,
characterized in that the piston (88) has a first control edge (122) controlling the connection of the control connection (114) to the pressure connection (106, 108) and the second control edge (124) controlling the connection of the control connection (114) to the return connection (116) ), which are formed on an annular collar (94) of the piston (88).
dadurch gekennzeichnet, daß durch den Kolben (88) bei Überschreiten eines Grenzdrucks ein Querschnitt (110) aufsteuerbar ist, über den ein Strömungsabschnitt (4, 20) stromaufwärts der Meßblendenbohrung (108) mit dem Rücklaufanschluß (116) verbunden ist.Hydraulic displacement machine according to claim 1 or 2,
characterized in that a cross-section (110) can be opened by the piston (88) when a limit pressure is exceeded, via which a flow section (4, 20) upstream of the measuring orifice bore (108) is connected to the return connection (116).
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) zum Steuern des Querschnitts eine dritte Steuerkante (120) hat, die an einem zweiten, vom ersten Ringbund (94) beabstandeten Ringbund (92) ausgebildet ist.Hydraulic displacement machine according to claim 3,
characterized in that the piston (88) for controlling the cross-section has a third control edge (120) which is formed on a second ring collar (92) spaced apart from the first ring collar (94).
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblendenbohrung (104) ein zurückgestufter Abschnitt einer Durchgangsbohrung des Kolbens (88) ist.Hydraulic displacement machine according to one of the preceding claims,
characterized in that the orifice bore (104) is a recessed portion of a through bore of the piston (88).
dadurch gekennzeichnet, daß der federseitige Endabschnitt (98) des Kolbens (88) zurückgestuft ist und mit einer Dämpfungsbohrung (90) des Gehäuses (30) einen Dämpfungsspalt bildet, und daß die Druckfeder (100) im Bereich zwischen dem Dämpfungsspalt und dem benachbarten Ringbund (94, 96) angeordnet ist.Hydraulic displacement machine according to one of the preceding claims,
characterized in that the spring-side end section (98) of the piston (88) is stepped back and forms a damping gap with a damping bore (90) of the housing (30), and in that the compression spring (100) in the region between the damping gap and the adjacent annular collar ( 94, 96) is arranged.
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) eine stromaufwärts von der Meßblendenbohrung (104) in der Durchgangsbohrung mündende Radialbohrung (118) hat, über die Druckmittel zum Steueranschluß (114) führbar ist.Hydraulic displacement machine according to claim 5,
characterized in that the piston (88) has a radial bore (118) opening upstream of the orifice bore (104) in the through bore, via which pressure medium can be guided to the control connection (114).
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (100) an einem im Abstand zum ersten Ringbund (94) ausgebildeten Ringbund (96) des Kolbens (88) angreift, der dichtend in einer Axialbohrung (86) des Gehäuses geführt ist.Hydraulic displacement machine according to claim 7,
characterized in that the compression spring (100) acts on an annular collar (96) of the piston (88) which is formed at a distance from the first annular collar (94) and which is sealingly guided in an axial bore (86) of the housing.
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel stromabwärts der Meßblendenbohrung (104) durch einen Federraum (102) der Druckfeder (100) hindurch zum Steueranschluß (114) geführt ist.Hydraulic displacement machine according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the pressure medium is guided downstream of the orifice bore (104) through a spring chamber (102) of the compression spring (100) to the control connection (114).
dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschine eine Innenzahnradmaschine (1) mit einem Hohlrad (34) und einem Ritzel (36) ist, und daß das Regelventil (62) radial außerhalb des Hochdruckbereichs (40) im Gehäuse (30) angeordnet ist.Hydraulic displacement machine according to one of the preceding claims,
characterized in that the displacement machine is an internal gear machine (1) with a ring gear (34) and a pinion (36), and in that the control valve (62) is arranged radially outside the high-pressure region (40) in the housing (30).
dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (62) in einem tangential verlaufenden Druckkanal (64) des Gehäuses (30) angeordnet ist, der einerseits mit der Drucköffnung (50) und andererseits an einem Druckanschluß der Innenzahnradmaschine (1) mündet.Hydraulic displacement machine according to claim 10,
characterized in that the control valve (62) is arranged in a tangential pressure channel (64) of the housing (30) which opens on the one hand with the pressure opening (50) and on the other hand at a pressure connection of the internal gear machine (1).
dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Saugöffnung (46) im Gehäuse (30) etwa 20 bis 40 %, vorzugsweise etwa 30 % derjenigen Fläche ist, die rechnerisch für die maximale Fördermenge erforderlich ist.Hydraulic displacement machine according to one of the preceding claims,
characterized in that the area of the suction opening (46) in the housing (30) is approximately 20 to 40%, preferably approximately 30% of that area which is arithmetically required for the maximum delivery rate.
dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufanschluß (116) über einen Rücklaufkanal (72, 74) in einen Niederdruckbereich (38) der Verdrängermaschine mündet.Hydraulic displacement machine according to one of the preceding claims,
characterized in that the return connection (116) opens out via a return channel (72, 74) into a low-pressure area (38) of the displacement machine.
dadurch gekennzeichnet, daß die den Steueranschluß bildende Radialbohrung (114) hydraulisch mit dem Bereich stromaufwärts oder stromabwärts der Meßblendenbohrung (104) verbindbar ist.Control valve according to claim 14,
characterized in that the radial bore (114) forming the control connection can be hydraulically connected to the area upstream or downstream of the orifice bore (104).
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