ZahnradpυmpeZahnradpυmpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a gear pump according to the preamble of claim 1.
Zahnradpumpen bestehen im Wesentlichen aus einem Gehäuse mit zwei ineinandergreifenden Zahnrädern, die auf Wellen angeordnet sind, wobei mindestens eine der Wellen mit einem Antrieb verbunden ist. Die Wellen werden in Fördermedium- geschmierten Gleitlagern gelagert, welche unmittelbar anschliessend an den Pumpeninnenraum angeordnet sind, wobei das zur Schmierung der Gleitlager verwendete Fördermedium von der Druckseite über den Gleitlagerspalt und einen Rückführungskanal auf die Saugseite der Zahnradpumpe gelangt .Gear pumps consist essentially of a housing with two intermeshing gears, which are arranged on shafts, wherein at least one of the shafts is connected to a drive. The shafts are mounted in medium-lubricated sliding bearings, which are arranged immediately adjacent to the pump interior, wherein the fluid used for lubrication of the sliding bearing passes from the pressure side via the sliding bearing gap and a return channel to the suction side of the gear pump.
Insbesondere bei Zahnradpumpen, die für die Förderung von niederviskosen Polymeren und Prepolymeren verwendet werden und die eine dynamische Dichtung - beispielsweise in derIn particular, in gear pumps, which are used for the promotion of low-viscosity polymers and prepolymers and a dynamic seal - for example in the
Form einer Labyrinthdichtung (Gewindewellendichtung) - und anschliessender statischen Dichtung - beispielsweise eine Packungsdichtung mit oder ohne Sperrmedium - aufweisen, muss sichergestellt werden, dass vor der dynamischen Wellendichtung immer ein positiver Druck gegenüber derForm of a labyrinth seal (threaded shaft seal) - and subsequent static seal - for example, a packing seal with or without barrier medium - must ensure that before the dynamic shaft seal always a positive pressure compared to
Saugseite vorhanden ist, da sonst - beim Einsatz von einem Sperrmedium - dieses in das Fördermedium gelangen kann, was höchst unerwünscht ist. Der positive Druck ist notwendig, um eine ausreichende Füllung des Dichtspaltes der dynamischen Dichtung zu erhalten. So kann ein Eindringen
von Sperrmedium in den Hauptstrom des Fördermediums verhindert werden.Suction side is present, otherwise - when using a barrier medium - this can get into the fluid, which is highly undesirable. The positive pressure is necessary to obtain a sufficient filling of the sealing gap of the dynamic seal. So can a penetration be prevented by blocking medium in the main flow of the pumped medium.
Auf der anderen Seite sollte der Druck vor der dynamischen Wellendichtung nicht zu gross sein, da sonst Fördermedium durch die dynamische Wellendichtung nach aussen treten kann oder - falls eine statische Dichtung vorhanden ist - das Fördermedium in Kontakt mit dieser Dichtung gelangt, womit mit einer Zerstörung der statischen Dichtung gerechnet werden muss.On the other hand, the pressure before the dynamic shaft seal should not be too large, otherwise pumped medium can pass through the dynamic shaft seal to the outside or - if a static seal is present - the fluid enters into contact with this seal, which with destruction of the static seal must be expected.
Ferner muss gewährleistet sein, dass bei Wartungsarbeiten an der statischen Dichtung der Rückführungskanal geschlossen werden kann. Aus diesem Grund wurde im Rückführungskanal ein Ventil vorgesehen, mit dem einIt must also be ensured that the return duct can be closed during maintenance work on the static seal. For this reason, a valve was provided in the return passage, with the one
Eindringen von Luft auf die Saugseite der Zahnradpumpe unterbunden werden kann.Ingress of air on the suction side of the gear pump can be prevented.
Das bekannte Ventil eignet sich jedoch nicht, den vorstehend genannten Bedingungen zur Einstellung desHowever, the known valve is not suitable, the above conditions for adjusting the
Fördermediumsdruckes vor der dynamischen Wellendichtung gerecht zu werden. So ist es aufgrund der Verstellcharakteristik des bekannten Ventils äusserst schwierig, einen Fördermediumsdruck vor der dynamischen Dichtung unter Einhaltung der vorstehend erläutertenTo meet delivery medium pressure before the dynamic shaft seal. Thus, it is extremely difficult due to the adjustment of the known valve, a fluid pressure before the dynamic seal in compliance with the above-explained
Druckbedingungen einstellen zu können, da der Bereich, in dem eine Einstellung vorgenommen werden muss, sehr klein ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe anzugeben, welche die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist.To set pressure conditions, since the area in which a setting must be made, is very small. The present invention is therefore based on the object to provide a gear pump, which does not have the disadvantages mentioned above.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the measures specified in the characterizing part of claim 1. Further embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens zwei ineinandergreifenden Zahnrädern mit je einer Welle, die in Fördermedium- geschmierten Gleitlagern gelagert sind, wobei ein Fördermedium von einer Saugseite auf eine Druckseite gefördert wird und ein Rückführungskanal vorgesehen ist, der durch das Gleitlager nach aussen fliessendes Fördermedium zur Saugseite zurückführt, und wobei ein einen beweglichen und einen stationären Teil umfassendes Ventil zur Einstellung einer Druckdifferenz in Funktion eines Einstellweges, der eine Position zwischen dem stationären und dem beweglichen Teil angibt, vorgesehen ist. Erfindungsgemäss umfasst das Ventil einen Einstellbereich, in dem die Druckdifferenz in Funktion des Einstellweges eine Steigung zwischen 0.05 und 2.5 bar pro Prozent eines maximalen Einstellweges aufweist. Ferner umfasst derThe invention relates to a gear pump, consisting of a housing having at least two intermeshing gears, each having a shaft which are mounted in lubricated slide bearings, wherein a fluid is conveyed from a suction side to a pressure side and a return passage is provided by the sliding bearing externally flowing fluid returns to the suction side, and wherein a movable and a stationary part comprehensive valve for adjusting a pressure difference in function of a Einstellweges, which indicates a position between the stationary and the movable part, is provided. According to the invention, the valve comprises an adjustment range in which the pressure difference as a function of the adjustment path has a gradient between 0.05 and 2.5 bar per percent of a maximum adjustment travel. Furthermore, the
Einstellbereich mindestens 50% des maximalen Einstellweges.Adjustment range at least 50% of the maximum adjustment path.
Als Einheit für die Steigung ergibt sich "bar pro Prozent des maximalen Einstellweges xmaχ" . Diese Einheit gilt für alle in dieser Beschreibung angegebenen Werte für die
Steigung für den Verlauf der Druckdifferenz in Funktion des Einstellweges .The unit for the slope is "bar per percent of the maximum adjustment path x ma χ". This unit applies to all values given in this description for the Slope for the course of the pressure difference as a function of the adjustment path.
Damit wird eine wesentliche Verbesserung der Einstellungsmöglichkeit des Druckes im Übergangsbereich zwischen dem Gleitlager und einer dynamischen Dichtung einer nach aussen geführten Antriebswelle erhalten. Allgemein ist eine gutmütige Einstellcharakteristik erhalten worden.This results in a substantial improvement in the setting possibility of the pressure in the transitional region between the slide bearing and a dynamic seal of an outwardly guided drive shaft. Generally, a good-natured adjustment characteristic has been obtained.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Zahnradpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckdifferenz in Funktion des Einstellweges im Einstellbereich eine Steigung zwischen 0.05 und 2 bar pro Prozent des maximalen Einstellweges, insbesondere zwischen 0.05 und 1.75 bar pro Prozent des maximalen Einstellweges, aufweist.An embodiment of the inventive gear pump is characterized in that the pressure difference in function of the adjustment in the adjustment range has a slope between 0.05 and 2 bar per percent of the maximum adjustment, in particular between 0.05 and 1.75 bar per percent of the maximum adjustment.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Zahnradpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass ein Schliessbereich vorgesehen ist, in dem die Druckdifferenz in Funktion des Einstellweges eine Steigung grösser als 2.5 bar pro Prozent des maximalen Einstellweges beträgt, wobei der Schliessbereich vorzugsweise 10 bis 15% des maximalen Einstellweges umfasst.A further embodiment of the gear pump according to the invention is characterized in that a closing region is provided in which the pressure difference as a function of the adjustment path is a gradient greater than 2.5 bar per percent of the maximum adjustment travel, the closure region preferably comprising 10 to 15% of the maximum adjustment travel ,
In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ventil im Rückführungskanal enthalten.In yet another embodiment of the present invention, the valve is contained in the return passage.
Alternativ zur vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil in einem Zuführungskanal enthalten, der von
der Druckseite in einen von den Zahnrädern aus gesehen nach dem Gleitlager angeordneten Bereich führt.As an alternative to the above embodiment of the invention, the valve is contained in a supply channel which is separated from the pressure side leads in an area arranged by the gears from the slide bearing area.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ventil einen Druckeinstellungsabschnitt auf, der hauptsächlich zur Druckeinstellung dient. Ferner weist das Ventil einen Schliessabschnitt auf, mit dem der das Ventil enthaltende Kanal geöffnet bzw. geschlossen werden kann.In one embodiment of the present invention, the valve has a pressure adjustment section which is primarily for pressure adjustment. Furthermore, the valve has a closing section with which the channel containing the valve can be opened or closed.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegendenIn a further embodiment of the present invention
Erfindung ist der bewegliche Teil in den stationären Teil einführbar.Invention, the movable part is insertable into the stationary part.
In einer noch weiteren Ausführungsform berühren sich der bewegliche und der stationäre Teil im Schliessabschnitt, wenn der das Ventil enthaltende Kanal geschlossen ist.In yet another embodiment, the movable and stationary parts contact each other in the closing section when the channel containing the valve is closed.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ventil einen Druckeinstellungsabschnitt auf, der hauptsächlich zur Druckeinstellung dient, und einen Schliessabschnitt, in dem der das Ventil enthaltende Kanal geöffnet bzw. geschlossen werden kann, wobei im Druckeinstellungsabschnitt die Einstellcharakteristik in erster Näherung linear verläuft.In another embodiment of the present invention, the valve has a pressure adjusting portion mainly for pressure adjustment and a closing portion in which the passage containing the valve can be opened and closed, and in the pressure adjusting portion, the adjusting characteristic is linearly approximated in the first approximation.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der stationäre Teil eine austauschbare Hülse.In a further embodiment of the present invention, the stationary part is an exchangeable sleeve.
Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ventil die folgenden Abmessungen auf:
x: 0.5*D ... 5*D, insbesondere 3*D;Yet another embodiment of the present invention, the valve has the following dimensions: x: 0.5 * D ... 5 * D, in particular 3 * D;
Sl: 0.008*D ... 0.08*D; di: di < D, di = D/l.5 ... D/l.2; wobei x der Verstellweg, D der Durchmesser des beweglichen Teils, di die Durchlassöffnung im Schiessabschnitt und Sl die Spaltbreite zwischen dem stationären und dem beweglichen Teil ist.Sl: 0.008 * D ... 0.08 * D; di: di <D, di = D / l.5 ... D / l.2; where x is the displacement, D is the diameter of the movable part, that is the passage opening in the shooting section and Sl is the gap width between the stationary and the movable part.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der bewegliche Teil lediglich translatorisch verschiebbar .In a further embodiment of the present invention, the movable part is only translationally displaceable.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Spindelhubgetriebe vorgesehen, um den beweglichen Teil translatorisch zu verschieben.In a further embodiment of the present invention, a screw jack is provided to translate the movable member.
In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der bewegliche Teil am der Saugseite zugewandten Ende kegelförmig, kugelförmig oder flach ausgebildet.In yet another embodiment of the present invention, the movable part at the suction-side end is conical, spherical or flat.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der bewegliche Teil einen der folgenden Querschnitte aufweist: - Polygon, insbesondere ein Dreieck, Viereck oder Sechseck;A further embodiment of the present invention is characterized in that the movable part has one of the following cross sections: polygon, in particular a triangle, quadrangle or hexagon;
- oval;- oval;
- rund.
Schliesslich besteht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, dass der Schliessabschnitt in Flussrichtung des Fördermediums nach dem Druckeinstellabschnitt vorgesehen ist.- round. Finally, another embodiment of the present invention is that the closing section is provided in the flow direction of the conveyed medium after the pressure setting section.
Die vorliegende Erfindung wird anhand vonThe present invention is based on
Ausführungsbeispielen, die in Figuren gezeigt sind, weiter erläutert. Dabei zeigen:Embodiments shown in figures, further explained. Showing:
Fig. 1 einen Schnitt entlang einer Drehachse einer nach Aussen geführten Antriebswelle einer Zahnradpumpe in schematischer Darstellung,1 shows a section along a rotation axis of an outwardly guided drive shaft of a gear pump in a schematic representation,
Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsvarianten für ein erfindungsgemässes Ventil,2 to 4 different embodiments for a valve according to the invention,
Fig. 5A, 5B und 5C mögliche Verstellcharakteristiken für die verschiedenen Ausführungsvarianten gemäss den5A, 5B and 5C possible adjustment characteristics for the various embodiments according to the
Fig. 2 bis 4,2 to 4,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante für ein erfindungsgemässes Ventil,6 shows a further embodiment variant for a valve according to the invention,
Fig. 7 einen Schnitt entlang einer Drehachse einer nach Aussen geführten Antriebswelle einer weiteren Ausführungsform einer Zahnradpumpe in schematischer Darstellung und
Fig. 8 ein erfindungsgemässes Ventil mit einem translatorisch verschiebbaren beweglichen Teil.Fig. 7 shows a section along a rotation axis of an outwardly guided drive shaft of another embodiment of a gear pump in a schematic representation and 8 shows a valve according to the invention with a translationally displaceable movable part.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Zahnradpumpe dargestellt, wobei die Schnittebene einerseits entlang der Drehachse 13 einer Welle 8 und anderseits senkrecht auf eine Ebene, die von den beiden Wellen der Zahnradpumpe aufgespannt wird, verläuft. Die zweite, in Fig. 1 nicht ersichtliche Welle liegt demzufolge hinter oder vor der dargestellten Welle 8. Ein Fördermedium M, das beispielsweise ein Polymer oder ein so genanntes Prepolymer ist, wird von einer Saugseite 2 zugeführt und mit einem Zahnrad 1, d.h. in den Zahnlücken, auf eine Druckseite 3 befördert. Auf der Druckseite 3 wird das Fördermedium M durch das Ineinandergreifen der Zähne der beiden Zahnräder aus den Zahnlücken gepresst. Das Zahnrad 1 ist auf einer Welle 8 montiert oder es bildet zusammen mit der Welle 8 ein Werkstück.In Fig. 1 is a section through a gear pump is shown, wherein the sectional plane on the one hand along the axis of rotation 13 of a shaft 8 and on the other hand perpendicular to a plane which is spanned by the two shafts of the gear pump extends. The second, not visible in Fig. 1 shaft is therefore behind or in front of the illustrated shaft 8. A medium M, which is for example a polymer or a so-called prepolymer is supplied from a suction side 2 and with a gear 1, i. in the tooth spaces, on a pressure side 3 transported. On the pressure side 3, the pumped medium M is pressed by the intermeshing of the teeth of the two gears from the tooth gaps. The gear 1 is mounted on a shaft 8 or it forms together with the shaft 8 a workpiece.
Fig. 1 zeigt denjenigen Wellenabschnitt, der zum Antrieb der Zahnradpumpe nach Aussen geführt ist. Ausgehend vom Zahnrad 1 folgt zunächst ein Gleitlagerabschnitt I, in dem die Welle 8 im Gehäuse 9 abgestützt bzw. gelagert ist. Anschliessend an den Gleitlagerabschnitt I folgt eine dynamische Dichtung (Dichtungsabschnitt II), die hier als so genannte Labyrinthdichtung in Form eines Rückfördergewindes realisiert ist, und eine statische Dichtung (Dichtungsabschnitt III), die hier mit Stopfbüchsenpackungen mit einem Sperrmedium realisiert ist.
Die Gleitlager werden bei der dargestellten Zahnradpumpe mit dem Fördermedium M geschmiert. So dringt Fördermedium M von der Druckseite 3, vorzugsweise über eine Lagerschmiernut 14, in den Lagerspalt des Gleitlagerabschnittes I ein und bewirkt eine Schmierung der Welle 8. Die an das Gleitlager anschliessende dynamische Dichtung und die an diese anschliessende statische Dichtung verhindern, dass Fördermedium M nach Aussen treten kann. Es ist darauf zu achten, dass aufgrund eines hohen Unterdruckes im Übergangsbereich zwischen demFig. 1 shows that shaft portion which is guided to drive the gear pump to the outside. Starting from the gear 1 follows first a slide bearing section I, in which the shaft 8 is supported or mounted in the housing 9. Subsequent to the plain bearing section I follows a dynamic seal (sealing section II), which is realized here as a so-called labyrinth seal in the form of a return thread, and a static seal (seal section III), which is here realized with stuffing box packings with a barrier medium. The sliding bearings are lubricated with the pumped medium M in the illustrated gear pump. Thus, conveying medium M penetrates from the pressure side 3, preferably via a bearing lubrication groove 14, into the bearing gap of the slide bearing section I and effects lubrication of the shaft 8. The dynamic seal adjoining the slide bearing and the static seal adjoining this prevent the conveying medium M from moving Outside can kick. It is important to ensure that, due to a high negative pressure in the transition area between the
Gleitlagerabschnitt I und dem Dichtungsabschnitt II (dynamischen Dichtung) kein Sperrflüssigkeit in den Rückführungskanal 4 gelangt, da sich dann die Sperrflüssigkeit mit dem Fördermedium M vermischen und dieses verunreinigt würde. Gleichzeitig darf der Druck im besagten Übergangsbereich nicht zu hoch sein, da ansonsten das Fördermedium in die Stopfbüchsenpackung gepresst wird und dort degradiert, was zu einer Zerstörung der statischen Dichtung führen kann.Slide bearing section I and the seal section II (dynamic seal) no barrier liquid enters the return channel 4, since then mix the barrier liquid with the pumped medium M and this would be contaminated. At the same time, the pressure in said transition region must not be too high, since otherwise the pumped medium is pressed into the stuffing box packing and degraded there, which can lead to the destruction of the static seal.
Wie eingangs bereits erläutert worden ist, ist die Verwendung einer Drosselschraube im Rückführungskanal 4 bereits bekannt. Diese Drosselschraube wurde in erster Linie zum vollständigen Verschliessen des Rückführungskanals 4 verwendet, wie dies zum Beispiel bei einer vorübergehenden Stilllegung der Zahnradpumpe jeweils gemacht werden muss. Zudem wurde jeweils versucht, während dem Betrieb der Zahnradpumpe die vorstehend erläuterten Bedingungen in Bezug auf die Druckverhältnisse nach dem Gleitlagerabschnitt I zu erfüllen. Dies ist mit einer
einfachen Drosselschraube, wie sie in bekannter Weise zum Einsatz gekommen ist, sehr schwierig zu bewerkstelligen.As has already been explained, the use of a throttle screw in the return channel 4 is already known. This throttle screw was used primarily to completely close the return duct 4, as must be done, for example, in a temporary shutdown of the gear pump each. In addition, it has always been attempted to satisfy the above-described conditions with respect to the pressure conditions after the sliding bearing section I during the operation of the gear pump. This is with a simple throttle screw, as used in a known manner, very difficult to accomplish.
In den Fig. 2 bis 4 sind erfindungsgemässe Ventile 5 dargestellt, die im Rückführungskanal 4 (Fig. 1) zumFIGS. 2 to 4 show valves 5 according to the invention which are located in the return duct 4 (FIG
Einsatz kommen. Die Ventile zeichnen sich alle durch eine gegenüber der bekannten Drosselschraube verbesserte Verstellcharakteristik aus.Use come. The valves are all characterized by a comparison with the known throttle screw improved adjustment.
Anhand der Ausführungsvariante gemäss Fig. 2, in der ein Ventil 5 in einem Schnitt dargestellt ist, wird das erfindungsgemässe Prinzip erläutert. Ein beweglicher Teil 20, auch etwa als Zapfen bezeichnet, ist in einem stationären Teil 21, auch etwa als Hülse bezeichnet, gemäss Pfeil 24 verschiebbar. Dabei kann die Hülse 21 so ausgestaltet sein, dass sie als separater Teil in den Rückführungskanal 4 eingelassen bzw. eingeschoben werden kann, oder der Rückführungskanal 4 weist eine entsprechende Form im Bereich des zu realisierenden Ventils 5 auf. Der Vorteil einer austauschbaren Hülse 21 liegt in einer raschen Anpassbarkeit des Ventils 5 an geänderte Umstände, so zum Beispiel, wenn eine Optimierung auf ein bestimmtes Fördermedium vorgenommen werden muss. Entsprechende Anpassungen können auch auf der Seite des Zapfens 20 vorgenommen werden.Based on the embodiment according to FIG. 2, in which a valve 5 is shown in a section, the inventive principle is explained. A movable part 20, also referred to as a journal, is displaceable in a stationary part 21, also referred to as a sleeve, according to arrow 24. In this case, the sleeve 21 can be designed so that it can be inserted or inserted as a separate part in the return channel 4, or the return channel 4 has a corresponding shape in the region of the valve 5 to be realized. The advantage of a replaceable sleeve 21 is a rapid adaptability of the valve 5 to changed circumstances, for example, when an optimization to a specific fluid must be made. Corresponding adjustments can also be made on the side of the pin 20.
Das erfindungsgemässe Ventil 5 zeichnet sich nun insbesondere dadurch aus, dass die beiden vom Ventil zu erfüllende Funktionen, nämlich das Öffnen/Schliessen des Rückführungskanals 4 als auch die Druckeinstellung im
Übergangsbereich vom Gleitlagerabschnitt I zum dynamischen Dichtungsabschnitt II (Fig. 1), im Wesentlichen getrennt realisiert sind. Dies bedeutet nicht, dass keine Überlagerungen zwischen den Funktionen möglich sind, dass jedoch eine weitgehende Unabhängigkeit zwischen den Funktionen vorhanden ist. Im Folgenden werden die diesbezüglichen Zusammenhänge und die Wirkungsweise des Ventils erläutert:The inventive valve 5 is characterized in particular by the fact that the two functions to be performed by the valve, namely the opening / closing of the return channel 4 and the pressure setting in Transition region of the sliding bearing portion I to the dynamic sealing portion II (Fig. 1), are realized substantially separately. This does not mean that no overlaps between the functions are possible, but that there is a high degree of independence between the functions. In the following, the relationships and the operation of the valve are explained:
Bei einem vollständig geöffneten Ventil 5 sind dieIn a fully open valve 5 are the
Druckverhältnisse in Flussrichtung vor und nach dem Ventil 5 im Wesentlichen identisch. Durch das Einführen des Zapfens 20 in die Hülse 21 wird die Querschnittfläche für das Fördermedium M zunächst verringert. Damit erfolgt eine erste Zunahme der Druckdifferenz Δp über dem Ventil 5. In vielen Anwendungen ist dies die Ausgangslage, d.h. dies ist die Position mit der kleinstmöglichen Druckdifferenz Δp.Pressure ratios in the flow direction before and after the valve 5 are substantially identical. By introducing the pin 20 into the sleeve 21, the cross-sectional area for the pumped medium M is initially reduced. This results in a first increase in the pressure difference Ap over the valve 5. In many applications, this is the initial position, i. this is the position with the smallest possible pressure difference Δp.
Mit dem weiteren Eindringen des Zapfens 20 in die Hülse 21 wird nicht mehr die Querschnittsfläche verändert - d.h. eine Spaltbreite Sl, die zwischen dem Zapfen 20 und der Hülse 21 vorhanden ist, bleibt im Wesentlichen unverändert - sondern es ist nun allein die Eindringtiefe (im Folgenden auch wirksame Länge oder Einstellweg genannt) des Zapfens 20 in die Hülse 21, welche zu einer Druckdifferenzänderung über dem Ventil 5 führt. Damit wurde erstmals eine Einstellcharakteristik erhalten, die einen grossen Einstellungsbereich für die Druckdifferenz Δp über dem Ventil 5 ermöglicht. Damit gestaltet sich eine Einstellung des optimalen Drucks im Übergangsbereich zwischen
Gleitlagerabschnitt I und dynamischer Dichtungsabschnitt II wesentlich einfacher.With the further penetration of the pin 20 in the sleeve 21, the cross-sectional area is no longer changed - ie, a gap width Sl, which is present between the pin 20 and the sleeve 21, remains substantially unchanged - but it is now only the penetration depth (hereinafter also called effective length or adjustment path) of the pin 20 in the sleeve 21, which leads to a pressure difference change across the valve 5. For the first time, an adjustment characteristic was obtained which enables a large adjustment range for the pressure difference Δp across the valve 5. This creates a setting of the optimal pressure in the transition area between Sliding bearing section I and dynamic sealing section II much easier.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wurden Berechnungen angestellt, deren Resultat in der folgenden Formel zusammengefasst werden kann, die zur Vereinfachung auf einigen Modellannahmen beruht:To further illustrate the invention, calculations have been made, the result of which can be summarized in the following formula, which for simplicity is based on some model assumptions:
wobeiin which
Δp resultierende Druckdifferenz über demΔp resulting pressure difference over the
VentilValve
Q Durchsatz η Viskosität x wirksame Länge oder Einstellweg D Zapfendurchmesser Sl SpaltbreiteQ Flow rate η Viscosity x effective length or adjustment path D Pintle diameter Sl gap width
Bei der bekannten Drosselschraube, für die die vorstehenden Berechnungen ebenfalls gültig sind, wird primär der kurze Ringspalt, welcher durch die Spalthöhe Sl charakterisiert werden kann, am kurzen Ende verringert. Diese Verringerung fliesst in der dritten Potenz in die Berechnungen ein, was zu einer sehr grossen Druckänderung bei geringer Änderung der Spaltbreite Sl führt.In the known throttle screw, for which the above calculations are also valid, primarily the short annular gap, which can be characterized by the gap height Sl, is reduced at the short end. This reduction flows into the calculations in the third power, which leads to a very large change in pressure with little change in the gap width Sl.
Demgegenüber wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung mit dem weiteren Vorschieben des Zapfens 20 in die Hülse 21
eine beinahe linear ansteigende Druckdifferenz Δp erreicht, weil - wie mit vorstehender Formel erklärt werden kann - die Spaltbreite Sl nur gering verändert wird und im wesentlichen nur der Einstellweg x verändert wird. Der Verlauf der Druckdifferenz Δp in Funktion des Einstellweges x ist daher über einen verhältnismässig langen Einstellweg in erster Näherung linear. Eine Änderung im Verlauf tritt in derjenigen Position ein, die in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Position wird die wirksame Länge x (Einstellweg) quasi verlängert, ohne dass der Zapfen 20 weiter in dieIn contrast, in the inventive device with the further advancement of the pin 20 in the sleeve 21st an almost linearly increasing pressure difference Δp achieved because - as can be explained with the above formula - the gap width Sl is only slightly changed and essentially only the adjustment path x is changed. The course of the pressure difference .DELTA.p in function of the adjustment path x is therefore linear over a relatively long adjustment in a first approximation. A change in the course occurs in the position shown in FIG. In this position, the effective length x (adjustment) is virtually extended without the pin 20 continues in the
Hülse 21 geschoben wird. Der kegelförmige Zapfen 20 und die kegelförmige Hülse 21 weisen nämlich in dieser Stellung einen Abstand zueinander auf, welcher der Spaltbreite Sl im zylinderförmigen Bereich des Zapfens 20 bzw. der Hülse 21 ungefähr entspricht. Damit ist die wirksame LängeSleeve 21 is pushed. The conical pin 20 and the conical sleeve 21 have in this position at a distance from each other, which corresponds to the gap width Sl in the cylindrical portion of the pin 20 and the sleeve 21 approximately. This is the effective length
(Einstellweg x) , welche von Fördermedium M im Ventil mit gleicher Spaltbreite Sl durchflössen wird, durch die entsprechenden Abmessungen im kegelförmigen Bereich des Zapfens verlängert. Als Resultat davon steigt die Druckdifferenz Δp proportional zu dieser neuen wirksamen Länge an, was einen ersten überproportionalen Anstieg in der Druckdifferenz Δp zur Folge hat.(Setting path x), which is flowed through by the conveying medium M in the valve with the same gap width Sl, extended by the corresponding dimensions in the conical region of the pin. As a result, the pressure difference Δp increases in proportion to this new effective length, resulting in a first disproportionate increase in the pressure difference Δp.
Wird nun der Zapfen noch weiter in die Hülse geschoben, so wird der Abstand im kegelförmigen Bereich des Zapfens 20 kleiner als die Spaltbreite Sl im zylinderförmigen Abschnitt. Damit steigt die Druckdifferenz Δp über dem Ventil überproportional an (d.h. die Bedeutung der wirksamen Länge x nimmt bei der Bestimmung der Druckdifferenz Δp ab), und der Abstand (d.h. die
Spaltbreite Sl) bestimmt nun in der dritten Potenz die Druckdifferenz Δp über dem Ventil. Mit anderen Worten wird nun die Funktion "Öffnen/Schliessen" aktiv, die einer stark nichtlinearen Gesetzgebung folgt und die Druckdifferenz Δp entsprechen stark ansteigen lässt.If now the pin pushed further into the sleeve, the distance in the conical portion of the pin 20 is smaller than the gap width Sl in the cylindrical portion. Thus, the pressure difference Δp above the valve increases disproportionately (ie the meaning of the effective length x decreases in the determination of the pressure difference Δp), and the distance (ie Slit width Sl) now determines in the third power the pressure difference Ap above the valve. In other words, the function "open / close" is now active, which follows a strongly nonlinear legislation and the pressure difference .DELTA.p corresponds to increase sharply.
Aus den vorstehenden Ausführungen kann die Realisation der beiden Funktionen "Öffnen/Schliessen" und "Druckeinstellung" innerhalb des Ventils 5 lokalisiert werden: So wird die Funktion "Druckeinstellung" einem Druckeinstellungsabschnitt 22 und die Funktion "Öffnen/Schliessen" einem Schliessabschnitt 23 örtlich zugewiesen, womit die Funktion "Öffnen/Schliessen" und die Funktion "Druckeinstellung" im Wesentlichen getrennt voneinander realisiert sind. Die Bedeutung der Redewendung "im Wesentlichen" weist dabei auf den Umstand hin, dass eine gewisse Überlappung in demjenigen Bereich vorhanden ist, in dem es zu einer quasi Verlängerung der wirksamen Länge kommt. Dies wird durch eine strichlinierten Verlängerung des Druckeinstellungsabschnittes 22 angedeutet. Im Verhältnis zur Gesamtlänge des Druckeinstellungsabschnittes 22 ist die Überlappung klein. Der Überlappungsbereich beträgt beispielsweise maximal 20% des Druckeinstellungsabschnittes 22, insbesondere maximal 10% des Druckeinstellungsabschnittes 22.From the foregoing, the realization of the two functions "open / close" and "pressure adjustment" can be located within the valve 5: Thus, the function "pressure adjustment" is locally assigned to a pressure adjustment section 22 and the function "open / close" to a closure section 23, whereby the function "open / close" and the function "pressure adjustment" are realized essentially separately from each other. The meaning of the phrase "substantially" indicates the fact that there is a certain overlap in the area in which there is a quasi extension of the effective length. This is indicated by a dashed extension of the pressure adjustment section 22. In proportion to the total length of the pressure adjustment section 22, the overlap is small. The overlapping area is, for example, at most 20% of the pressure setting section 22, in particular not more than 10% of the pressure setting section 22.
Basierend auf den vorstehenden eher allgemeinen Ausführungen lassen sich nun eine grosse Vielfalt von Ausgestaltungen der äusseren Form des Zapfens 20 und/oder der inneren Form der Hülse 21 erhalten. Als Beispiele sind
die Ausführungsvarianten, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind. Während bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 die Spaltbreite Sl eher konstant im Druckeinstellungsabschnitt 22 ist, variiert die Spaltbreite Sl in den Ausführungsformen gemäss Fig. 2 und 4, wobei die Variation in der Spaltbreite Sl im einen Fall durch die äussere Form des Zapfens 20 (wie in Fig. 2) erzeugt wird und im anderen Fall durch die innere Form der Hülse 21 (wie in Fig. 4) . Die Variation der Spaltbreite Sl durch die Formgestaltung des Zapfens und/oder der Hülse kann somit verwendet werden, um gezielte Einstellungscharakteristiken zu erhalten.Based on the above rather general embodiments, a large variety of configurations of the outer shape of the pin 20 and / or the inner shape of the sleeve 21 can now be obtained. As examples are the embodiments that are shown in Figs. 3 and 4. While in the embodiment according to FIG. 3, the gap width Sl is rather constant in the pressure adjustment section 22, the gap width Sl varies in the embodiments according to FIGS. 2 and 4, wherein the variation in the gap width Sl in one case by the outer shape of the pin 20 (FIG. as in Fig. 2) is generated and in the other case by the inner shape of the sleeve 21 (as in Fig. 4). The variation of the gap width Sl by the design of the pin and / or the sleeve can thus be used to obtain targeted adjustment characteristics.
Es hat sich gezeigt, dass die Grössenverhältnisse wie folgt einzustellen sind:It has been shown that the size ratios are to be set as follows:
x 0.5*D ... 5*D, insbesondere 3*D;x 0.5 * D ... 5 * D, in particular 3 * D;
Sl 0.008*D ... 0.08*D; di di < D, di = D/l.5 ... D/l.2;Sl 0.008 * D ... 0.08 * D; di di <D, di = D / l.5 ... D / l.2;
Es wird darauf hingewiesen, dass insbesondere mit einerIt should be noted that in particular with a
Variation der Spaltbreite Sl über den Einstellungsabschnitt 22 die Einstellungscharakteristik angepasst werden kann.Variation of the slit width Sl on the adjustment section 22, the adjustment characteristic can be adjusted.
Fig. 5A zeigt die Einstellungscharakteristiken einer bekannten Drosselschraube (Bezugszeichen 50) und von verschiedenen erfindungsgemässen Ventilen (Bezugszeichen 51, 52, 53 und 54), wobei auf der Abszisse der Einstellweg x des Zapfens 20 gegenüber der Hülse 21 angegeben ist. Hierbei stellt der Ursprung das vollständig geschlossene
Ventil dar. Auf der Ordinate ist die Druckdifferenz Δp eingetragen.Fig. 5A shows the adjustment characteristics of a known throttle screw (reference numeral 50) and various valves according to the invention (reference numerals 51, 52, 53 and 54), wherein the abscissa of the adjustment path x of the pin 20 relative to the sleeve 21 is indicated. Here, the origin represents the completely closed Valve dar. On the ordinate the pressure difference Ap is entered.
In Fig. 5A ist der äusserst steile Verlauf 50 der Einstellcharakteristik für Zahnradpumpen mit der bekannten Drosselschraube deutlich erkennbar. Demgegenüber sind die Verläufe 51 bis 54 deutlich flacher ausgebildet, so dass eine einfachere und präzisere Druckeinstellung bereits hieraus erkennbar ist. In erster Näherung sind die Verläufe 51 bis 54 innerhalb eines Einstellbereiches linear. Der lineare Bereich entspricht dem Druckeinstellabschnitt 22 (Fig. 2). Die Unterschiede zwischen den Verläufen 51 bis 54 lassen sich beispielsweise durch unterschiedliche Spaltbreiten Sl (d.h. die Spaltbreite Sl ist nicht konstant über die wirksame Länge x) im Druckeinstellabschnitt 22In Fig. 5A, the extremely steep curve 50 of the adjustment characteristic for gear pumps with the known throttle screw is clearly visible. In contrast, the courses 51 to 54 are significantly flatter, so that a simpler and more precise pressure setting is already apparent from this. As a first approximation, the curves 51 to 54 are linear within a setting range. The linear range corresponds to the pressure adjusting portion 22 (Fig. 2). The differences between the progressions 51 to 54 can be made, for example, by different gap widths Sl (i.e., the gap width Sl is not constant over the effective length x) in the pressure adjustment portion 22
(Fig. 2) erwirken, wie sie beispielsweise in den Fig. 2 bis 4 angedeutet sind. Dabei zeigt insbesondere der Verlauf 54 eine ausgeprägte Linearität, was eine Folge einer konstanten Spaltbreite Sl ist, wie dies beispielsweise auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 der Fall ist.(Fig. 2) obtain, as indicated for example in Figs. 2 to 4. In particular, the course 54 shows a pronounced linearity, which is a consequence of a constant gap width Sl, as is the case, for example, in the embodiment according to FIG.
Fig. 5B zeigt zwei weitere Verläufe 55 und 56, wobei der Verlauf 55 für ein niederviskoses und der Verlauf 56 für ein hochviskoses Fördermedium bei Verwendung desselben Ventils ermittelt wurden. Da bei der Bestimmung derFig. 5B shows two further courses 55 and 56, wherein the course 55 were determined for a low-viscosity and the course 56 for a highly viscous pumped medium using the same valve. As in the determination of
Verläufe 55 und 56 das gleiche Ventil verwendet wurde, ist auch der einzustellende Druck p im gleichen Betriebsbereich B. Der Einstellweg x bzw. die sich aus dem Betriebsbereich und den Verläufen 55 und 56 ergebenden Einstellungsbereiche E55 und E56 sind aufgrund der unterschiedlichen
Viskositäten der Fördermedien unterschiedlich. Wie aus den Verläufen 55 und 56 deutlich ersichtlich ist, besteht in den Einstellungsbereichen E55 und E56 in erster Näherung ein linearer Zusammenhang zwischen dem Einstellweg x und der Druckdifferenz Δp. Während beim Verlauf 56 imAlso, the pressure p to be set is in the same operating range B as the gradients 55 and 56. The setting range x and the adjustment ranges E55 and E56 resulting from the operating range and the ranges 55 and 56 are different due to the difference Viscosities of the fluids differ. As can be clearly seen from the curves 55 and 56, in the adjustment ranges E55 and E56, in the first approximation, there is a linear relationship between the adjustment path x and the pressure difference Δp. While in the course 56 in the
Einstellungsbereich E56 sogar ein linearer Zusammenhang zwischen dem Einstellweg x und der Druckdifferenz Δp besteht, weist der Verlauf 56 aufgrund der leichten Krümmung im Einstellbereich erst in erster Näherung ein linearer Zusammenhang auf. Zur Verdeutlichung diesesSetting range E56 even a linear relationship between the adjustment x and the pressure difference .DELTA.p exists, the curve 56 due to the slight curvature in the adjustment only in a first approximation on a linear relationship. To illustrate this
Sachverhaltes wurden in Fig. 5B die beiden Endpunkte im Einstellbereich E55 durch eine strich-linierte Linie verbunden.Facts were connected in Fig. 5B, the two endpoints in the adjustment range E55 by a dash-lined line.
Anhand von Fig. 5C wird das erfindungsgemässe Prinzip durch Angaben zu den Gradienten des Verlaufes der Druckdifferenz Δp in Abhängigkeit des Einstellweges x weiter erläutert.Based on FIG. 5C, the principle according to the invention is further explained by giving details of the gradients of the course of the pressure difference Δp as a function of the adjustment path x.
In Fig. 5C sind wiederum zwei Einstellcharakteristiken dargestellt, wobei es sich auf der einen Seite um einen steilen Verlauf 100 der Druckdifferenz Δp in Funktion des Einstellweges x eines bekanntes Ventils und auf der anderen Seite um einen flachen Verlauf 200 eines erfindungsgemässen Ventils handelt. Wiederum ist im Ursprung des Verlaufes der Wert 0 für den Einstellweg x einzusetzen. Das Ventil befindet sich in dieser Position im vollständig geschlossenem Zustand. Anderseits ist der Zapfen maximal aus der Hülse zurückgefahren, wobei dann der Einstellweg Xmax beträgt. Da als Einheiten % verwendet werden, beträgt der Wert für xmax 100%. Die bei diesem maximalen Einstellweg
Xmax verbleibende Druckdifferenz Δp entspricht dem Restdruckabfall über dem vollständig geöffneten Ventil. Unterhalb des Verlaufes für die Druckdifferenz Δp in Funktion des Einstellweges x sind in Fig. 5C nun Schliessbereiche SBioo und SB200A Einstellbereiche EB100 und EB200 sowie so genannte Restbereiche R100 und R200 für den Verlauf 100 des bekannten Ventils, respektive für den Verlauf 200 des erfindungsgemässen Ventils angegeben. Bei diesen Bereichen handelt es sich um (zum Teil sich überlappende) Abschnitte der Abszisse (d.h. Einstellweg x) des dargestellten Verlaufes. Diese Bereiche werden durch die Steigungen (Gradienten) der Verläufe definiert, wobei die Steigung eines Verlaufes Δp durch deren Ableitung nach x bekanntlich wie folgt definiert ist:FIG. 5C again shows two adjustment characteristics, on the one side being a steep curve 100 of the pressure difference Δp as a function of the adjustment path x of a known valve and on the other side a flat profile 200 of a valve according to the invention. Again, the value 0 for the adjustment path x is to be used at the origin of the course. The valve is in this position in the fully closed state. On the other hand, the pin is maximally moved back out of the sleeve, in which case the adjustment path X max is. Since% units are used, the value for x max is 100%. The at this maximum adjustment path X max remaining pressure difference Δp corresponds to the residual pressure drop across the fully opened valve. Below the curve for the pressure difference Δp as a function of the adjustment path x, closing regions SBioo and SB200A are now given adjustment ranges EB100 and EB200 as well as so-called residual ranges R100 and R200 for the course 100 of the known valve, respectively for the profile 200 of the valve according to the invention , These areas are (partially overlapping) sections of the abscissa (ie adjustment path x) of the illustrated course. These ranges are defined by the gradients (gradients) of the courses, wherein the slope of a course Δp is defined by their derivation after x as follows:
Steigung g =
Gradient g =
Als Einheit für die Steigung ergibt sich "bar pro Prozent des maximalen Einstellweges xmax" . Diese Einheit gilt für alle in dieser Beschreibung angegebenen Werte für die Steigung.The unit for the slope is "bar per percent of the maximum adjustment path x max ". This unit applies to all slope values given in this description.
Ein Einstellbereich, der ein einfaches und komfortables (d.h. auch gutmütiges) Einstellen der Druckverhältnisse bei einer Zahnradpumpe ermöglicht, weist Werte für die Steigung g auf, welche zwischen 0.05 und 2.5 liegen.An adjustment range that allows simple and comfortable (and also good-natured) adjustment of the pressure ratios in a gear pump has values for the pitch g, which are between 0.05 and 2.5.
Ausführungsvarianten mit noch gutmütigerem Verhalten weisen Steigungswerte zwischen 0.05 und 2.0, insbesondere zwischen 0.05 und 1.75 oder weniger auf. Steigungswerte, die grösser
als 2.5 sind, eignen sich nicht für eine Einstellung der Druckverhältnisse. Demzufolge werden Steigungswerte grösser als 2.5 dem Schliessbereich zugewiesen. Schliesslich sind Steigungswerte, die kleiner als 0.05 sind ebenfalls nicht geeignet, um die Druckverhältnisse bei einer Zahnradpumpe, einzustellen, da bereits für kleine Änderungen der Druckdifferenz Δp, grosse Einstellwege x notwendig sind. Aus diesem Grund werden Bereiche mit Steigungswerten, die kleiner als 0.05 sind, einem Restbereich zugewiesen, in dem die gewünschten Einstellungen als nutzlos bezeichnet werden .Variants with even more benevolent behavior have slope values between 0.05 and 2.0, in particular between 0.05 and 1.75 or less. Slope values that are greater than 2.5, are not suitable for adjusting the pressure conditions. As a result, slope values greater than 2.5 are assigned to the closure area. Finally, slope values smaller than 0.05 are also not suitable for adjusting the pressure ratios in a gear pump since large adjustment paths x are already necessary for small changes in the pressure difference Δp. For this reason, ranges with slope values less than 0.05 are assigned a residual range in which the desired settings are designated as useless.
Die Anwendung der vorstehend genannten Definitionen für die Druckdifferenzverläufe in Funktion des Einstellweges x gemäss Fig. 5C ergibt die unter den Verläufen 100 und 200 eingetragenen Bereiche. Während sich für den Verlauf 100 des bekannten Ventils der Schliessbereich SBioo, der Einstellbereich EBioo und der Restbereich Rioo ergeben, ergeben sich für den Verlauf 200 für das erfindungsgemässe Ventil der Schliessbereich SB2OO/ der Einstellbereich EB200 und der Restbereich R2OO-The application of the abovementioned definitions for the pressure difference profiles as a function of the adjustment path x according to FIG. 5C yields the ranges registered under the curves 100 and 200. While the closure region SBioo, the adjustment region EBioo and the remainder region Rioo result for the course 100 of the known valve, the closure region SB 2 OO / the adjustment region EB 200 and the remainder region R 2O O 2 result for the course 200 for the valve according to the invention.
Aus der Gegenüberstellung der Verläufe gemäss Fig. 5C für ein bekanntes und ein erfindungsgemässes Ventil ergibt sich deutlich, dass der Einstellbereich EB2oo, welcher für ein einfaches und genaues Einstellen eines gewünschten Druckes in der Zahnradpumpe wesentlich ist, viel grösser ist, als der Einstellbereich EB100 des bekannten Ventils. Der Einstellbereich eines erfindungsgemässen Ventils deckt mindestens 50% des maximalen Einstellweges xmax ab,
vorzugsweise sind es 50% bis 90% des maximalen Einstellweges xmax, noch vorteilhafter sind es 80% des maximalen Einstellweges xmaχ. Demgegenüber weisen bekannte Ventile Einstellbereiche auf, die nicht über 15% des maximalen Einstellweges xmaχ abdecken. Während somit der grösste Abschnitt der einstellbaren Einstellwege x beim erfindungsgemässen Ventil im Einstellbereich liegen, befindet sich der grösste Abschnitt der einstellbaren Einstellwege x beim bekannten Ventil im Restbereich, der nicht nutzbar ist.From the comparison of the courses according to FIG. 5C for a known and a valve according to the invention, it is clear that the setting range EB 2 oo, which is essential for a simple and accurate setting of a desired pressure in the gear pump, is much greater than the setting range EB 1 00 of the known valve. The adjustment range of a valve according to the invention covers at least 50% of the maximum adjustment path x max , Preferably, it is 50% to 90% of the maximum adjustment path x max , more preferably 80% of the maximum adjustment path x ma χ. In contrast, known valves have setting ranges that do not cover more than 15% of the maximum adjustment path x ma χ. Thus, while the largest portion of the adjustable adjustment paths x are in the adjustment range in the inventive valve, the largest portion of the adjustable adjustment paths x in the known valve in the remaining area, which is not usable.
Bei der in Fig. 5C dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils deckt der Einstellbereich EB200 In the embodiment of the valve according to the invention shown in FIG. 5C, the setting range EB 200 covers
80%, der Schliessbereich SB2oo ca. 10% und der Restbereich R200 ebenfalls ca. 10% des maximalen Einstellweges xmaχ ab.80%, the closing range SB 2 oo approx. 10% and the remaining range R 200 likewise approx. 10% of the maximum setting range x ma χ.
Demgegenüber weist das bekannte Ventil gemäss Fig. 5C einen Einstellbereich EB100 von ca. 15%, einen Schliessbereich SB100 von ca. 10% und einen Restbereich R100 von ca. 80% auf. Kennzeichnend für das bekannte Ventil ist insbesondere auch ein Überlappen des Schliessbereiches SB100 mit demIn contrast, the known valve according to FIG. 5C has a setting range EB 100 of approximately 15%, a closing range SB100 of approximately 10% and a residual range R10 0 of approximately 80%. Characteristic of the known valve is in particular an overlap of the closing area SB 100 with the
Einstellbereich EBioo- Mithin wird beim bekannten Ventil die Einstellung des Differenzdruckes Δp eigentlich im Schliessbereich SB100 vorgenommen, in dem eine Druckdifferenzeinstellung aufgrund des extrem steilen Verlaufes 100 (Steigung g >> 2.5) besonders schwierig ist.Adjustment range EBioo- Therefore, in the case of the known valve, the setting of the differential pressure Δp actually takes place in the closing range SB 100 , in which a pressure differential adjustment is particularly difficult due to the extremely steep course 100 (gradient g >> 2.5).
In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform dargestellt. Das durch den Lagerspalt geströmte Fördermedium M wird über einen rechtwinklig verlaufenden Rückführungskanal 4 auf die Saugseite (Fig. 1)
der Zahnradpumpe zurückgeleitet, wobei der Rückführungskanal 4 einerseits als Bohrung in einem Gehäuseteil 9a und als Nut in einem Gehäuseteil 9b ausgeführt ist. Im Eckpunkt des rechtwinkligen Verlaufes des Rückführungskanals 4 ist eine Vorschubeinheit 60 vorgesehen, mittels der ein Zapfen 20 in den als Bohrung ausgebildeten Rückführungskanal 4 eingeschoben wird. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäss den Fig. 2 bis 5 ist bei derjenigen gemäss Fig. 6 die Anordnung der zwei Funktionen "Öffnen/Schliessen" und "Druckeinstellung" umgekehrt: Die Druckeinstellung erfolgt auf der Seite des Endes des Zapfes 20 und die Funktion "Öffnen/Schliessen" auf der Seite der Vorschubeinheit 60. Damit lassen sich auch bestehende Zahnradpumpe auf einfache Art und Weise mit einem erfindungsgemässen Ventil ausstatten, ohne dass das Pumpengehäuse abgeändert werden muss.FIG. 6 shows a further embodiment according to the invention. The pumped medium M which has flowed through the bearing gap is directed onto the suction side via a return channel 4 extending at right angles (FIG. 1). the gear pump is returned, wherein the return channel 4 on the one hand as a bore in a housing part 9a and a groove in a housing part 9b is executed. In the vertex of the rectangular course of the return channel 4, a feed unit 60 is provided, by means of which a pin 20 is inserted into the formed as a bore return channel 4. In contrast to the embodiments according to FIGS. 2 to 5, in the case of that according to FIG. 6, the arrangement of the two functions "opening / closing" and "pressure setting" is reversed: the pressure adjustment takes place on the side of the end of the journal 20 and the function " Opening / closing "on the side of the feed unit 60. This also existing gear pump can be equipped in a simple manner with a novel valve without the pump housing must be changed.
Zu beachten ist, dass in Fig. 6 der Zapfen 20 in der vollständig geöffneten als auch in der vollständig geschlossenen Stellung eingezeichnet ist. Insgesamt kann der Zapfen 20 über eine maximale Länge L (maximaler Verstellweg x) verschoben werden.It should be noted that in Fig. 6, the pin 20 is located in the fully open and in the fully closed position. Overall, the pin 20 can be moved over a maximum length L (maximum displacement x).
Bei allen Ausführungsvarianten des Zapfens als auch der Hülse ist denkbar, einen von einer Rotationssymmetrie abweichenden Querschnitt vorzusehen. So ist insbesondere denkbar, dass der Zapfen und/oder die Hülse einen der folgenden Querschnitte aufweist:
- Polygon, insbesondere ein Dreieck, Viereck oder Sechseck;In all embodiments of the pin as well as the sleeve is conceivable to provide a deviating from a rotational symmetry cross-section. For example, it is conceivable that the pin and / or the sleeve has one of the following cross sections: - Polygon, in particular a triangle, quadrangle or hexagon;
- oval;- oval;
- rund.- round.
Ferner kann auch das in Richtung Saugseite zeigende Ende des Zapfens unterschiedlich ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Ende kegelförmig - und zwar spitz oder stumpf -, kugelförmig oder flach ausgeführt sein.Furthermore, the pointing in the direction of the suction end of the pin can be designed differently. In particular, the end may be conical - pointed or blunt -, spherical or flat.
Schliesslich ist auch denkbar, dass der Druckeinstellabschnitt 23 (Fig. 2) in Unterabschnitte eingeteilt ist, um so eine weitere Variation bei den Einstellcharakteristiken erhalten zu können. Jeder Unterabschnitt kann individuell an bestimmte Bedürfnisse angepasst werden.Finally, it is also conceivable that the pressure setting section 23 (Fig. 2) is divided into subsections so as to be able to obtain a further variation in the setting characteristics. Each subsection can be customized to meet specific needs.
Fig. 7 zeigt in Anlehnung an die Darstellungsart gemäss Fig. 1 eine weitere Ausführungsvariante für eine Zahnradpumpe. Im Unterschied zu derjenigen gemäss Fig. 1 weist die Zahnradpumpe ein Zuführungskanal 15 auf, der die Druckseite 3 mit dem Bereich zwischen dem Gleitlager und der dynamischen Dichtung verbindet. Des Weiteren ist das Ventil 5 nicht im Rückführungskanal 4 sondern im Zuführungskanal 15 angeordnet. Im Übrigen sind dieFig. 7 shows, based on the representation according to FIG. 1, a further embodiment variant for a gear pump. In contrast to that according to FIG. 1, the gear pump has a supply channel 15, which connects the pressure side 3 with the region between the sliding bearing and the dynamic seal. Furthermore, the valve 5 is not arranged in the return channel 4 but in the feed channel 15. Incidentally, the
Zahnradpumpen identisch aufgebaut, weshalb für weitere Erläuterungen auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen wird.
Das Ventil 5 gemäss Fig. 7 wird wiederum zur Druckeinstellung bzw. zum Öffnen/Schliessen des Zuführungskanals 15 verwendet, wobei die vorstehenden Ausführungen zum Ventil 5 und der entsprechenden Einstellungscharakteristiken auch hier ihre Gültigkeit haben.Gear pumps constructed identically, which is why reference is made to the description of FIG. 1 for further explanation. The valve 5 according to FIG. 7 is in turn used for pressure adjustment or for opening / closing the supply channel 15, the above explanations regarding the valve 5 and the corresponding adjustment characteristics also being valid here.
Schliesslich ist in Fig. 8 eine besondere Vorschubeinheit 60 dargestellt, die sich vorzüglich in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten zurFinally, in Fig. 8, a special feed unit 60 is shown, which is particularly in connection with the embodiments described above for
Einstellung des Verstellweges x bei den erfindungsgemässen Ventilen eignet.Adjustment of the adjustment x in the novel valves suitable.
Die eingangs beschriebenen bekannten Drosselschrauben führen während des translatorischen Verschiebens desThe known throttle screws described above lead during the translational displacement of the
Zapfens 20 eine Rotation um die eigene Achse aus. Damit werden die Dichtungen, welche dafür sorgen, dass kein Fördermedium M in Richtung Vorschubeinheit fliesst, nicht nur durch die eigentliche translatorische Vorschubbewegung beansprucht, sondern zusätzlich auch durch die Rotation um die eigene Achse. Während der Druckeinstellung und insbesondere auch bei einem Schliessen bzw. Öffnen des Rückführungskanals werden diese Dichtungen so stark beansprucht, dass ihre Lebenserwartung empfindlich eingeschränkt ist.Pivot 20 a rotation about its own axis. Thus, the seals, which ensure that no fluid flows M in the direction of feed unit, not only claimed by the actual translational feed motion, but also by the rotation about its own axis. During the pressure setting and in particular also when the return channel is closed or opened, these seals are stressed so heavily that their life expectancy is severely restricted.
Ein weiterer erfindungsgemässer Aspekt führt zu einer wesentlichen Verbesserung dieses Problems. So wird durch die Verwendung eines Spindelhubgetriebes 61 es ermöglicht, dass eine reine translatorische Bewegung erhalten werden
kann. Mithin werden die Dichtungen 63 nicht mehr durch die Kombination von Eigenrotation und Translation des Zapfens 20 beansprucht, sondern lediglich noch durch die eigentliche translatorische Bewegung, die zur Einstellung des Druckes oder zum Öffnen/Schliessen des Ventils notwendig ist. Der Gleitweg der Dichtung wird somit reduziert .Another aspect of the invention leads to a substantial improvement of this problem. Thus, the use of a Spindelhubgetriebes 61 it allows that a pure translational movement can be obtained can. Thus, the seals 63 are no longer claimed by the combination of self-rotation and translation of the pin 20, but only by the actual translational movement, which is necessary to adjust the pressure or to open / close the valve. The sliding path of the seal is thus reduced.
Ferner ermöglicht die erfindungsgemässe Vorschubeinheit 60 einen wesentlich grosseren Hub (maximale Länge L bzw. maximale Verstellweg x) , so dassFurthermore, the feed unit 60 according to the invention allows a substantially larger stroke (maximum length L or maximum displacement x), so that
Druckeinstellungscharakteristiken realisiert werden können, die eine überaus feine Einstellung ermöglichen.Pressure adjustment characteristics can be realized, which allow a very fine adjustment.
Schliesslich erlaubt der Einsatz des Spindelhubgetriebes 61 eine einfachere Handhabung während dem Einstellungsvorgang. Während bei der bekannten Drosselschraube die Einstellungen sehr nahe an der rotierenden Antriebswelle vorgenommen werden mussten, kann die Einstellung bei der erfindungsgemässen Ausführungsvariante mit einemFinally, the use of the Spindelhubgetriebes 61 allows easier handling during the adjustment process. While in the known throttle screw settings had to be made very close to the rotating drive shaft, the setting in the inventive variant with a
Spindelhubgetriebe 61 rechtwinklig von der rotierenden Antriebswelle vorgenommen werden. Damit ist der Zugang zur Einstellvorrichtung wesentlich verbessert und die Gefahr einer Verletzung von Bedienpersonal durch die rotierende Antriebswelle vermindert.Spindelhubgetriebe 61 are made perpendicular to the rotating drive shaft. Thus, the access to the adjustment device is significantly improved and reduces the risk of injury to operating personnel by the rotating drive shaft.
Obwohl sich die erfindungsgemässe Vorschubeinheit 60 besonders in Kombination mit dem erfindungsgemässen Ventil bzw. den verschiedenen dargestellten Ausführungsvarianten eignet, führt auch eine Kombination der erfindungsgemässen
Vorschubeinheit mit bekannten Ventilen zu den im Zusammenhang mit dem Spindelhubgetriebe erwähnten Vorteilen. Aus diesem Grund ist die erfindungsgemässe Vorschubeinheit als unabhängig vom erfindungsgemässen Ventil zu betrachten und verdient daher einen vom Ventil unabhängigen Schutz.
Although the feed unit 60 according to the invention is particularly suitable in combination with the valve according to the invention or the various embodiments shown, a combination of the invention also results Feed unit with known valves to the advantages mentioned in connection with the screw jack. For this reason, the feed unit according to the invention is considered to be independent of the valve according to the invention and therefore deserves protection independent of the valve.