DE2015744C3 - Regelbare Rotationskolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Rotationskolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen bekannten Pumpe ist die Drosselstelle in einem im Pumpengehäuse in einer Gleitführung verschiebbaren Verstellkörper ausgebildet, der eine mittige zylindrische Öffnung aufweist, welche den Rotor aufnimmt. Durch Verschieben des Verstellkörpers quer zur Rotorachse wird die Fördermenge der Pumpe konstant gehalten (US-PS 27 75 5146). Das hat den Nachteil, daß die auf den Verstellkörper ausgeübten hydraulischen Druckkräfte eine starke Reibung an der Gleitführung verursachen, was zu ungenauem Regelergebnis führt.

Weiterhin ist eine Pumpe bekanntgeworden, die ebenfalls einen oben beschriebenen Verstellkörper hat, der aber durch hydraulisch beaufschlagte Gegendruckfelder entlastet ist, so daß die Reibkräfte gering bleiben (FR-PS 15 01 648). Diese Pumpe ist konstruktiv aber dadurch aufwendig, daß ein besonderes Stromregelventil notwendig ist, um den für das Verschieben des Verstellkörpers notwendigen Differenzdruck zu erzeugen. Außer einer beträchtlichen Verteuerung werden das Bauvolumen und Gewicht der Pumpe vergrößert.

Eine ähnliche Pumpe, deren Verstellkörper entgegen der Kraft einer Feder und vom Steuerdruck beaufschlagter Kammern im Gehäuse verschiebbar ist, besitzt zwischen Verstellkörper und Gehäuse die beiden Kammern verbindende, drosselnde Kanäle zwecks Herstellen einer Verbindung dieser Kammern (GB-PS 8 01501). Auch hier ist wieder ein besonderes Regelventil notwendig, so daß das im obigen Abschnitt Ausgeführte gilt.

Im übrigen ist es bekannt, bei einer druck- bzw. fördermengengeregelten Pumpe den Verstellkörper dadurch schwenkbar im Pumpengehäuse anzuordnen, daß eine an dessen Außenumfang ausgebildete Nase nach Art eines Schneidenlagers in eine Nut in der Gehäuseinnenwand eingreift (US-PS 26 37 275).

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe nach der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, deren Drosselstelle besonders einfach ausgebildet ist und deren Verstellkörper reibungsarm gelagert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Das hat den Vorteil, daß für die Ausbildung der Drosselstelle keine zusätzlichen Teile notwendig sind und daß die Einstellung des Verstellkörpers durch seine reibungsarme Lagerung sehr genau ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Rotationskolbenpumpe mit den Merkmalen nach der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine verstellbare Flügelzellenpumpe,

Fig.2 einen Schnitt längs H-II des Ausführungsbeispieles nach F i g. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 und 2.

Die Pumpe nach F i g. 1 und 2 hat einen vorderen Gehäusedeckel 10 und einen hinteren Gehäusedeckel 11, die einen mittleren Gehäusekörper 12 zwischen sich einschließen, der die Umfangswand des Gehäuseinnenraums 13 bzw. -hohlraumes bildet. Diese Teile sind durch mehrere Schrauben zusammengehalten.

Der Gehäuseinnenraum wird teilweise von einem Rotor 15 ausgefüllt, der drehfest auf einer im vorderen und hinteren Gehäusedeckel gelagerten Welle 14 angeordnet ist.

Weiterhin befindet sich im Gehäuseinnenraum 13 ein ringförmiger Verstellkörper oder Hubring 16, der um eine gehäusefest angeordnete Schwenkachse 17 schwenkbar ist. Die Breite des Hubrings 16 ist deshalb um ein ganz geringes kleiner als die Breite des Gehäusekörpers 12, sein Innendurchmesser ist größer als der Außendurchmesser des Rotors.

Im Rotor 15 sind mehrere radiale Schlitze 18 angeordnet, in denen Flügel 19 gleitend gelagert sind. Diese legen sich mit ihren äußeren Enden an den Innenumfang 20 des Hubrings 16.

An der Innenwand 21 des Gehäuseinnenraums 13 befindet sich unter einem rechten Winkel zur Schwenkachse 17 ein Anschlag 22, diesem diametral gegenüber eine Feder 23. Im Ruhezustand drückt die Feder 23 den Hubring 16 gegen den Anschlag 22. Hierdurch entsteht zwischen dem Rotor und dem Hubring ein sichelförmiger Zwischenraum, (Saug- und Druckraum) der nun

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seine maximale Größe erreicht hat.

An der Innenwand 21 des Gehäuses befindet sich in Höhe der Schwenkachse 17 weiterhin ein Vorsprung 24, diesem diametral gegenüber ein Vorsprung 25. Zwischen den Vorsprüngen 24 und 25 und dem Außenumfang des Hubrings 16 befinden sich enge Spalte 26, 27 geringer Breite, welche Drosselstellen bilden, auf die später näher eingegangen sei.

Durch Verschwenken des Hubrings um die Schwenkachse 17 wird die Längsachse des Hubrings gegenüber der Rotorachse verschoben, d. h. die Innenwand 20 des Hubrings kann gegenüber dem Rotor eine exzentrische Lage einnehmen.

Im hinteren Gehäuseteil 11 sind in bekannter Weise zwei nierenförmige Ausnehmungen 28, 29 ausgebildet, is die in Fig.2 strichpunktiert dargestellt sind. Die Ausnehmung 28, die etwa einen Winkel von 150° einschließt, liegt auf der Seite der Schwenkacnse 17, die Ausnehmung 29, die einen ebensogroßen Winke! einschließt, auf der gegenüberliegenden Seite.

Von der nierenförmigen Ausnehmung 29 führen Ausnehmungen 30 und 30' die in den Gehäusedeckeln 10 und 11 ausgebildet sind, radial nach außen und verbinden die nierenförmige Ausnehmung 29 mit dem , Teil des Gehäuseinnenraums 13, der zwischen dem Außenumfang des Hubrings 16 und der Innenwand 21 des Gehäuseinnenraumes 13 oberhalb der Vorsprünge 24 und 25 liegt. Die Ausnehmungen 30 und 30' sind in den F i g. 1 und 2 strichpunktiert dargestellt.

Von dem Teil des Gehäuseinnenraums, der zwischen dem Außenumfang des Hubrings 16 und der Innenwand 21 unterhalb der Vorsprünge 24,25 liegt und in dem die Feder 23 angeordnet ist, geht eine Bohrung 31 aus, die Anschluß zu einem nicht dargestellten Verbraucher hat.

Am Außenumfang des Hubrings 16 ist in dem Sektor, der zwischen der Schwenkachse 17 und der Feder 23 liegt, eine Vertiefung 32 angeordnet, in welche ein Bolzen 33 eingreift, der Teil eines Differentialkolbens 34 ist. Dieser ist in einer Gehäusebohrung 35 geführt, deren Achse etwa tangential zu einem Kreis verläuft, dessen Radius dem Abstand der Schwenkachse 17 zur Rotorachse entspricht. Der Kolbenteil großen Durchmessers des Differentialkolbens begrenzt einen Druckraum 36, der ebenfalls von dem in der Bohrung 31 herrschenden Druck über einen Kanal 35' beaufschlagt ist. Der Raum 37 oberhalb des Differentialkolbens ist druckentlastet. Seine Wirkrichtung ist der Drehrichtung des Rotors entgegengerichtet.

Im Ruhezustand der Pumpe drückt die Feder 23 den Hubring um die Schwenkachse 17 nach oben gegen den Anschlag 22. Die Exzentrizität des Hubrings gegenüber dem Rotor hat ihren maximalen Wert erreicht.

Wird der Rotor von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine, ζ. Β. einer Brennkraftmaschine, angetrieben, so wird an den nierenförmigen Ausnehmungen 28 in bekannter Weise Flüssigkeit angesaugt und zu den nierenförmigen Ausnehmungen 29 gefördert, von wo sie verdrängt wird. Von hier strömt sie über die Drosselstellen 26, 27 in den Raum unterhalb des HubringG und von dort über die Bohrung 31 zum Verbraucher.

Im Bereich niedriger Drehzahlen, d. h. bei geringer Fördermenge, ist der Druckabfall an den Drosselstellen 26, 27 sehr gering, und die gesamte geförderte Flüssigkeit strömt ohne großen Widerstand dem Verbraucher zu. Wenn die Drehzahl ansteigt und damit die Fördermenge größer wird, wird der Druckabfall an den Drosselstellen 26, 27 größer, d. h. es entsteht eine Druckdifferenz in den Räumen oberhalb und unterhalb des Hubrings und damit eine Kraft, die den Hubring entgegen der Kraft der Feder 23 um die Schwenkachse 17 verschwenkt. Durch das Verschwenken des Hubrings werden aber die Saug- und Förderräume zwischen dem Rotor und dem Innenumfang des Hubrings verkleinert, so daß die Fördermenge trotz höherer Drehzahl gleich bleibt. Die Vergrößerung der Fördermenge durch Steigerung der Drehzahl einerseits und die Verkleinerung der Förderräume durch Verschwenken des Hubrings halten sich also die Waage, so daß sich stets ein Gleichgewichtszustand einstellt und damit eine fast konstante Fördermenge gewährleistet ist.

Die Flügel 19 des Rotors üben auf den Hubring 16 ein Drehmoment aus, wodurch dieser entgegen der Kraft der Feder verstellt würde, was zu einer Verfälschung der konstant zu haltenden Fördermengen führen würde. Damit der Hubring aber nur drehzahlabhängig und nicht druckabhängig verstellt wird, muß diesem Moment entgegengewirkt werden. Das geschieht durch den Differentialkolben 34, der vom Förderdruck beaufschlagt ist, d. h. die Gegenkraft ist dem Förderdruck proportional. Der Bolzen 33 am Differentialkolben 34 drückt dabei in die Vertiefung 32 des Hubrings 16. Wäre die zuletzt beschriebene Anordnung nicht vorhanden, so würde die Pumpe auch druckabhängig regeln.

Durch Anordnung der Drosselstellen 26, 27 zwischen Hubring und Gehäuseinnenwand 21 erhält man somit eine äußerst einfache Regulierung der Fördermenge.

Wie das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 zeigt, können die Kraft der auf den Hubring wirkenden Feder und die des Differentialkolbens vereinigt werden.

Der Differentialkolben ist mit 40 bezeichnet, sein Kolbenteil 40' mit großem Durchmesser ist in einer zylindrischen Bohrung einer eine Gehäuseschrägbohrung verschließenden Verschlußschraube 41 geführt, während sein als Kolbenstange wirkender Kolbenteil 40" mit kleinem Durchmesser sich in Richtung des Hubrings 16 erstreckt. In Achsrichtung des Differentialkolbens schließt sich ein pilzartiger Stößel 43 an, der aber vom Kolbenteil kleinen Durchmessers 42 getrennt ist. Der Stößel 43 legt sich mit seinem Kopf in die Vertiefung 32 des Hubrings 16. Zwischen dem Stößel und dem Gehäuse ist eine Feder 44 angeordnet, die in der Funktion der Feder 23 des vorherigen Ausführungsbeispieles entspricht, nur daß ihre Wirkrichtung in derjenigen des Differentialkolbens verläuft. Der Differentialkolben ist wiederum vom Verbraucherdruck beaufschlagt. Vom Druckraum 45 des Differentialkolbens verläuft ein Kanal 46 zu einem Überdruckventil 47, das zu einem Rücklaufkanal 48 entlastet ist. Wird im Verbraucherkreis ein festgelegter Maximalwert des Drucks überschritten, so öffnet sich das Druckbegrenzungsventil 47, und der Druck im Raum 45 bricht zusammen. Das hat zur Folge, daß die Kraft des auf den Hubring wirkenden Hochdrucks den Hubring um den Zapfen 17 vollständig nach unten entgegen der Kraft der Feder 41 verschiebt. Auf diese Weise erhält man eine sogenannte Nullhubregelung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelbare Rotationskolbenpumpe mit in etwa radialen Ausnehmungen eines Rotors geführten Verdränderkörpern, deren radial äußere Enden an der Innenwand eines die Förderraumumfangswand bildenden Verstellkörpers gleiten, der quer zum Rotor zwecks Verändern des Pumpenhubs, insbesondere 2!um Konstanthalten der Fördermenge, verstellbar ist, indem die an der Pumpendruckseite ausströmende Druckflüssigkeit über eine Drosselstelle geleitet und die Kraft des hierbei entstehenden Differenzdlrucks zum Verstellen des Verstellkörpers entgegen der Kraft einer Feder benutzt wird, wobei die unterschiedlichen Flüssigkeitsdrücke vor und hinter der Dorsselstelle unmittelbar auf gegenüberdie Drosselstelle (26, 27) zwischen dem Versteifkörper (16) und der Innenwand (21) des ihn die Drosselstelle (26,27) zwischen dem Verstellkör- *o per (16) und der Innenwand (21) T21) des ihn aufnehmenden Hohlraums (30) eines Außengehäuses (10, 11, 12) ausgebildet ist, und daß der Verstellkörper um eine gehäusefeste Schwenkachse (17) schwenkbar ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle durch zwei enge zwischen der zylindrisch geformten Außenumfangswand des Verstellkörpers (16) und zwei gegen diese gerichtete rippenartige Vorsprünge (24,25) der Innenwand (21) des Hohlraums (13) des äußeren Gehäuses (Gehäuseteil 12) verbleibende Spalte gebildet ist.

3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Rotor (15) auf den Verstellkörper (16) ausgeübte Reibmoment durch einen auf diesen einwirkenden Kolben (34,40) kompensiert wird, der von dem hinter der Drosselstelle (26, 27) herrschenden Förderdruck beaufschlagt ist.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als auf den Verstellkörper (16) einwirkende Feder eine um eine Stange (40") des Kolbens (40) angeordnete Schraubenfeder (44) dient, die sich am Verstellkörper (16) über einen pilzartigen Stößel (43) abstützt, gegen dessen Unterseite die Kolbenstange (40") drücken kann.