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Hydraulische Pumpenanlage Die Erfindung betrifft eine hydraulische
Pumpenanlage, bei der zwei Zahnradpumpen gemeinsam von einem Motor angetrieben werden,
zur Pumpenabdichtung Förderflüssigkeit von den Druck-seiten der Pumpe auf die Rückseiten
von dichtend gegen die Zahnradseiten gedrückten Büchsen geführt wird und eine Rohrleitung
vorgesehen ist, die als Sammelleitung für die von den beiden Pumpen geförderte Flüssigkeit
dient.
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Gemäß der Erfindung wird für solche Anlagen die Verwendung einer Steuervorrichtung
in Vorschlag gebracht, die auf den Förderdruck der kleineren Pumpe anspricht, um
den auf die Rückseiten der Büchsen der großen Pumpe wirkenden Druck unterhalb eines
vorbestimmten Förderdruckes der kleinen Pumpe aufzuheben und oberhalb dieses vorbestimmten
Förderdruckes zu begrenzen, wodurch die große Pumpe nicht in der Lage ist, während
des Anlassens der Pumpenanlage der Sammelleitung Förderflüssigkeit unter einem wesentlichen
Druck zuzuführen, so daß die Anfahrleistung des Antriebsmotors niedrig gehalten
wird.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß man bei ihrer Anwendung mit
wesentlich kleineren Abmessungen bzw. Nennleistungen für den Pumpenantriebsmotor
auskommt, als es bisher der Fall war.
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Wie man die Erfindung beispielsweise verwirklichen kann, wie sie im
einzelnen weiter ausgestaltet sein kann und welche weiteren Vorteile sich zusätzlich
daraus ergeben, geht aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
noch deut-*licher hervor.
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Bei der Ausführung nach der Zeichnung enthält die hydraulische Kraftanlage
oder der Pumpenaufbau P' eine mit druckbelasteten Lagerbüchsen ausgerüstete Zahnradpumpe
181 großer Förderleistun'-, die parallel zu einer mit druckbelasteten Lagerbüchsen
ausgerüsteten Zahnradpumpe 182 kleiner Förderleistung in einem Gehäuse 184
liegt. Eine Steuereinrichtung S
bewirkt beim Anfahren eine Entlastung der
großen Pumpe, bis ein vorbestimmter Förderdruck und für gewöhnlich eine vo#rbestimmte
Drehzahl der kleineren Pumpe 182 erreicht wird, so daß die dem Antriebsrnotor
abverlangte Anfahrleistung beträchtlich kleiner ist, als wenn beide Pumpen gleich
auf vollen Förderstrom geschaltet wären.
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Eine Druckentlastungseinrichtung U hebt die von der Steuereinrichtung
S eingesteuerte Druckbelastung der Flanschrückseiten der Lagerbüchsen
190, 194 der großen Pumpe 181 auf, wenn ein vorbestimmter hoher Druck
in der Sammelleitung 210 der Pumpe erreicht ist. Ein überdruckventil R' für höchsten
Druck ist vorgesehen, um den höchsten Förderdruck in der Sammelleitung zu begrenzen.
Die Zahnradpumpe 181 besteht aus zwei miteinander im Eingriff stehenden Pumpenzahnrädern
185,
von denen nur ein Zahnrad dargestellt ist. jedes Zahnrad hat einen Wellenstummel
186 und einen Wellenstummel 187. In nicht beweglichen Lagerbüchse#n
189 liegen die Wellenstummel 186, während in a,xial verschiebbaren
Lagerbüchsen 190 die Wellenstummel 187 gelagert sind. Druckfedern
191 drücken die Flansche 194 der verschiebbaren Lagerbüchsen 190 dichtend
gegen die Seitenflächen der Zahnräder 185. Zwischen den den Zahnradseiten
abgelegenen Flanschseiten der verschiebbaren Lagerbüchsen 190
und dem Grund
der dazugehörigen Gehäusebohrung befinden sich miteinander in Verbindung stehende,
ungefähr ringförmige Druckkammern 192. Der Wellenstummel 187 des einen
Zahnrades 185 hat auf einer Verlängerung einen Keilnutenabschnitt
195, der aus dem Gehäuse 184 herausragt und zum Anschluß eines die Pumpe
treibenden Elektromotors (nicht dargestellt) dient. Nicht dargestellte Verbindungskanäle
leiten Druckflüssigkeit von der Förderseite der Pumpe 181 zur Druckkammer
192, so daß sich der von den verschiebbaren Büchsen 190 und demzufolge
auch als' Gegenkraft von den ortsfesten Büchsen 189 ausgeübte Druck auf die
Zahnradseiten mit dem Förderdruck der Pumpe ändert.
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Die Pumpe 182 kleinerer Fördermenge besteht aus zwei miteinander
im Eingriff stehenden Pumpenzahnrädern 196, von denen nur ein Zahnrad dargestellt
ist.
Die Zahnräder 196 sind mit ihren Wellenstunirneln 198 und
199 in ortsfesten Lagerbüchsen 200 und axial verschiebbaren Lagerbüchsen
201 gelagert. Druckf edern 202 drücken die Flansche 205 der verschiehbaren
Lagerbüchsen 201 dichtend gegen die Seitenflächen der Zahnräder 196. Zwischen
den den Zahnrädern abgelegenen Flanschseiten der verschiebbaren Lagerbüchsen 201
und dem Grund der dazugehörigen Gehäusebohrung verbleiben im Gehäuse 184 miteinander
verbundene ringförmige Druckkammern 204. Der antriebsseitige Wellenstummel
199 ist mittels einer Keilnutenverhindung 206 mit dem Wellenstuinrnel
186 eines der Zahnräder 185 der Pumpe 181
verbunden, so daß
die beiden Pumpen von einem 'gemeinsamen Antrieb aus getrieben werden. Ablaufkanäle
(nicht dargestellt) leiten den Förderdruck der Pumpe 181 zu der Druckkammer
204 ' um ein druckbelastetes dichtendes Anliegen der Flansche 205
der Lagerbüchsen an die Seiten der Zahnräder 196 zu bewirken.
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Das Fördermittel, z. B. Öl, wird aus einem Vorratsbehälter
(nicht dargestellt) den beiden Pumpen über eine Einlaßleitung207 zugeführt, die
mit einer Einlaßöffnung 208 der Pumpe 181 sowie mit einer Einlaßöffnung
209 der Pumpe 182 in Verbindung steht. Das von den beiden Pumpen geförderte
Drucl,51 wird von dem Auslaß 211 der Pumpe 181 und vom Auslaß 212 der Pumpe
182 einer Sammelleitung 210 zugeführt.
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Zwischen der Auslaßöffnung 211 der Pumpe 181
und der Sammelleitung
210 liegt ein Rückschlagventil 214, das ein Einströmen der Druckflüssigkeit in die
Sammelleitung210 zuläßt, ein Zurückströmen jedoch verhindert. D as Rückschlagventil214
hat einen verschiebbaren Ventilkörper215, der in einer verbreiterten Bohrung
216 gleitet. Der Ventilkörper 215 hat ein 1,egelstumpfförmiges Ende
218, das mit dem Ventilsitz 217 an der Schulter der Bohrungen 211,
216 zusaminenarbeitet, um die Auslaßöffnung 211 unter der Einwirkung einer
leicht gespannten Druckfeder 219
zu schließen. Die Druckfeder 219 arbeitet
zwischen der Endwand einer in dem Ventilkörper 215 befindliehen Ausbohrung
220 und einer Beilagscheibe 221, die an der dem Ventilsitz 217 gegenüberliegenden
Endwand der Bohrung 216 befestigt ist. trm den Außenumfang des Ventilkörpers
215 verlaufen Längs-Kanäle 222, die das Strömungsmittel an dem Ventilkörper vorbeifließen
lassen, wenn sich der Ventilkörper infolge entsprechend hohen Förderdruckes in der
Auslaßöffnung 211 von seinem Sitz abgehoben hat.
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Zwischen der Auslaßöffnung 212 der Pumpe 182 und der Sammelleitung
210 ist ein Rückschlagventil 224 angeordnet, das ein Einströmen von Druckflüssigkeit
in die Sammelleitung zuläßt, ein Zurückströmen zur Pumpe jedoch verhindert.
Dieses Ventil besteht aus einem verschiebbaren Ventilkörper 225, der gegen
einen Ventilsitz 226 anliegt, um die Auslaßöffnun-212 unter dem Druck einer
Schließfeder 227 zu schließen. Die Schließfeder stützt sich mit dem einen
Ende gegen den Ventilkörper 225 ab, während das andere Ende an einem starr
angeordneten Spreagring 228
anliegt.
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Um den Arbeitshöchstdruck der großen Pumpe 181
und damit auch
die Höchstmen-e der zum Antrieb des Pumpenaufbaues P' erforderlichen Kraft zu bebegrenzen,
ist in die Druckentlastungseinrichtung U
ein Druckentlastungsventil
229 eingebaut. Das Ventil 229 besteht aus einem Ventilschaft
230, dessen am oberen Ende befindlicher Kolbenkopf 231 in einer Bohrung
232 eines Gehäuseabschnittes 234 -leitet, der z# t# einen Teil des Pumpengehäuses
184 bilden kann. Das untere Ende des Ventilschaftes 230 ist zu einem Ventilkegel.
235 ausgebildet. Der Ventilkegel 235
arbeitet mit einem Ventilsitz
237 zusammen, der von einer Schulter gebildet wird, die an der Verbindungsstelle
der Bohrung 232 und einer im Durchmesser größeren koaxialen Bohrung
238 entsteht. Eine Druckfeder 239 zwischen der unteren Fläche des
Ventilkegels 235 und der Stirnfläche einer Verschlußschraube 240 bewirkt
das Andrücken des Ventilkegels 235 gegen dein Sitz 237. Die Verschlußschrauhe
240 ist in die Verlängerung der Bohrung 238 eingeschraubt und kann durch
Verstellung den von der Feder 239 ausgeübten Druck ändern, um die
Öff-
nungscharakteristiken des Ventils einzustellen. Der oberhalb des Ventilkolbens
213 befindliche Abschnitt der Bohrung 232 ist mit der Sammelleitung
210 mittels eines Kanals 241 verbunden. Der zwischen dem Ventilkolben
231 und dem Ventilkegel 235 befindliche Abschnitt der Bohrung
232 ist mit der Druckkammer 192 der Pumpe 181 mittels eines
Kanals 242 verbunden. Die Bohrun 'g 238 steht mit dem Vorratsbehälter (nicht
dargestellt) über die Leitung 244 in Verbindung.
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Um die Entstehung eines übermäßigen Druckes in der Sammelleitung 210
zu verhindern, ist eine Überdruckeinrichtung R' in Form eines Überdruckventils 245
vorgesehen. Das überdruck- oder Ablaßventil 245 besteht aus einem Ventilschaft
250, dessen Kolben 247 in einem Dämpfungszylinder 246 liegt und der an seinem
unteren Ende einen kegelstumpfförmigen Ventilteller 249 hat. Zwischen einer Bohrung
252 und einer im Durchmesser größeren Bohrung254 ist ein Ventilsitz
251 gebildet. Die kegelstumpfförinige Fläche des Ventiltellers249 wird von
einer Druckfeder255 gegen den Ventilsitz25IL gedrückt, um das Ventil zu schließen.
Die Druckfeder255 ist zwischen der unteren Fläche des Ventiltellers249 und einem
Gewin,destopfen256 eingespannt, der in den unteren, mit Gewinde versehenen Abschnitt
der Bohrung254 eingeschraubt ist. Der Genvindestopfen 256 ermöglicht die
Einstellung des Druckes der Feder 255 und daher die Einstellung des Druckes,
bei dem das Ventil 245 geöffnet wird. Die Bohrung 254 steht mit dem Vorratsbehälter
über einen Kanal 258 in Verbindung, der mit der Bohrung 254 und der Leitung
244 verbunden ist. Am zylindrischen Umfang des Dämpfungskolbens 247 ist eine Nut
oder Abflachung 257 angebracht, um eine Verbindung zwischen der Sammelleitung
210 und der Dämpfungskammer 248 des Dämpfungszylinders 246 über dem Kolben 247 herzustellen,
damit die gewünschte Dämpfung erreicht und somit ein Flattern des überdruckventils
245 verhindert wird.
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Erfindungsgenläß ist eine Steuereinrichtung S zum Steuern der
Druckbelastung der Lagerbüchsen der Pumpe 181 vorgesehen, die ein Steuerventil
259 enthält. Das Ventil 259 besteht aus einem Ventilkörper
260, der in einer Kammer 261 eines Gehäuseteiles 262, der einen
Teil des Pumpengehäuses 184 bilden kann, verschiebbar liegt. Der Ventilkörper
260 hat einen Kolben 264, der in einem oberen Abschnitt 261 a der
Kammer 261 gleitet. Unmittelbar unterhalb des Kolbens 264 befindet sich ein
zylindrischer Teil 265,
dessen kegelstumpfförmiger Teil 266 mit einem
Ventilsitz 267 zusammenarbeitet, der an der Verbindungsstelle des Kammerabschnittes
261 a und eines im Durchmesser kleineren Kammerabschnittes 261 b gebildet
ist. Ein Schaft 268 ist zwischen dem unteren Ende des Ventilkegels
266 und einem im Durchmesser kleineren Kolben 269 vorhanden, der das
untere Ende
des Ventilkörpers 260 bildet und in der Kammer
261 b
gleitet. Eine Druckfeder 270 ist zwischen dem unteren Ende des
Ventilkörpers 260 und dem Boden des Kammerabschnittes 261 b eingespannt,
um den Ventilkörper nach oben von dem Ventilsitz 267 abzuheben und mit einem
Anschlag 271 an das obere Stirnende des Kaminerabschnittes 261a anzulegen.
Der zur Bohrung 232 des Entlastungsventils 229 führende Kanal 242
durchsetzt den oberen Abschnitt der Kammer 261 b des Anlaßventils
259. Zur Verbindung des unteren Abschnittes der Kammer 261 a mit dem
Vorratsbehälter ist ein Kanal 272 mit dem Kammerabschnitt 261 a, unterhalb
des Kolbens 264 vorgesehen, der in einen Kanal 274 mündet, welcher durch die Bohrung
238 zur Leitung 244 führt und damit die Verbindung zum Vorratsbehälter herstellt.
Um ein hydraulisches Blockieren der Bewegung des Ventilkörpers 260 zu verhüten,
verbindet ein Kanal 275 den unteren Abschnitt der Kammer 261 b mit
dem Kanal 274 und infolgedessen mit dem Vorratsbehälter.
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Mit dem Steuerventil 259 arbeitet eine Einrichtung zusammen,
die eine Druckbeaufschlagung der Lagerbüchsen der Pumpe 181 aufhebt, nachdem
ein vorbestimmter Förderdruck der Pumpe 182 meist im Zusammenhang mit einer
vorbstimmten Drehzahl der Pumpe erreicht worden ist. In der Darstellung besteht
diese Einrichtung aus einem Durchlaß mit verengtem Querschnitt 276, der in
dem Pumpengehäuse 184 zwischen derAuslaßöffnung 212 der Pumpel82 und dem Rückschlagvontil
224 vorgesehen, ist, und aus einem Kanal 277, der zwischen der Auslaßöffnung
212 und dem oberhalb des Kolbens 264 gelegenen Abschnitt der Kammer 261 a
des Steuerventils 259 eine Verbindung herstellt. Die Drehung der Pumpe
182 fördert einen Flüssigkeitsstrom durch den Durchlaß 276, so daß
ein Druckanstieg in der Auslaßöffnung 212 entsteht. Wenn der in der Auslaßöffnung
herrschende Druck eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird der Ventilkolben 264 des
Steuerventils 259 nach unten gedrängt, um den Kegel 266 gegen den
Sitz 267 zu drücken, wodurch sich das Ventil 259 schließt und eine
Druckbeilastung der Lagerbüchsen der- Pumpe 181 erfolgt, worauf diese Pumpe
181 zusammen mit der Pumpe 182 mit der Förderung von Druckflüssigkeit
in die Leitung 210 beginnt.
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Zu Beginn der Drehbewegung der Zahnräder des Pumpenaufbaues P' ist
der Druck in der Förderöffnung 212 der kleinen Pumpe 182 verhältnismäßig
gering, so daß das Steuerventil 259 die in der Zeichnung dargestellte Stellung
einnimmt und der hinter den Flanseben der Lagerbüchsen der Pumpe 181
herrschende
Druck entweicht, und zwar über den zwischen dem Druckraum 192 und dem Ventil
259
angeordneten Kanal 242, über den oberen Abschnitt der Kammer
261 b in den unteren Abschnitt der Kammer 261a und zum Vorratsbehälter über
die Kanäle 272 und 274 und die Leitung 244. Wenn eine entsprechende Drehzahl
der Pumpe 182 erreicht worden ist, steigt der Druck der von der Pumpe
182 geförderten Flüssigkeit so weit an, daß die durch den Kanal
277 zufließende Druckflüssigkeit den Ventilkolben 260 des Steuerventils
259 nach unten drängt, so daß das Ventil schließt und die Verbindung zwischen
dem Kanal 242 und dem Kanal 272 unterbrochen wird. Daraufhin erfolgt durch
den Förderdruck der Pumpel81 die Druckbeaufschlagung der Lagerbüchsen
190, 194, so daß die Pumpel81 an ihren Zahnradseiten abgedichtet wird und
in die Sammelleitung 210 Druckflüssigkeit zusammen mit der von der kleineren Pumpel82
gelieferten Druckflüssigkeit fördert. Die in der Sammelleitung 210 strömende Druckflüssigkeit
wird einer von dieser Druckflüssigl#Zeit angetriebenen Einrichtung (nicht dargestellt)
zugeleitet, die den Druck verbraucht. Entsteht vor der Druckverbrauchseinrichtung
ein ungewöhnlicher Stau, so steigt der Druck in der Sammelleitung 210 so weit an,
daß die von diesem Druck auf die obere Fläche des Ventilkolbens231 des Entlastungsventils229
ausgeübte Kraft genügt, um den Gegendruck der Druckfeder239 zu überwinden und das
Ventil 229 zu öffnen. Der Kanal 242 wird dadurch mit der zum Vorratsbehälter
führenden Leitung 244 verbunden, und die Lagerbüchsen der Pumpe 181
werden
entlastet, so daß die Druckerzeugung dieser Pumpe so lange eingeschränkt wird, bis
der Flüssigkeitsdruck in der Sammelleitung 210 auf einen Wert abgesunken ist, der
unterhalb des Schließdruckes des Ventils 229 liegt.
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Sollte aus irgendeinem Grunde der Druckkolben in der Verbrauchseinrichtung
so unterbrochen sein, daß der Druck in der Sammelleitung 210 allein infolge des
Arbeitens der Pumpe 182 weitersteigt, so öffnet sich bei einem bestimmten
Überdruck das Überdruckventil 245, wodurch ein weiteres Ansteigen des Druckes in
der Sammelleitung vermieden wird, indem Förderflüssigkeit durch die Leitung
258 in den Vorratsbehälter abströmen kann.
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Versuche haben gezeigt, daß bei der in der Zeichnung dargestellten
Pumpe die Steuerwirkung des Steuerventils 259 die erforderliche Motorleistung
einer üblichen Anlage von 21 auf 15 PS herabsetzt, so daß eine Ersparnis
am Motorgewicht von etwa 6 kg erreicht wird. Eine derartige Leistungs- und
Gewichtsersparnis ist sehr wichtig, wenn die beschriebene Ausführung der Pumpenanlage
in der hydraulischen Anlage oder Kraftstoffanlage eines Flugzn zeuges verwendet
wird.
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Es können Abänderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den
Bereich des durch die Patentansprüche gegebenen Rahmens der Erfindung zu verlassen.