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Ventilanordnung für Flüssigkeitspumpen Die Erfindung bezieht sich
auf die Konstruktion und Arbeitsweise von Regulierventilen für Servoflüssigkeitspumpen,
die Flüssigkeitsdruck für livilraulisclie Hilfsaggregate liefern.
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Die Erfindung benutzt ein Regulierventil, das den Durchgang der Flüssigkeit
regelt und aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die durch den Flüssigkeitsdruck
zusammengedrückt werden und die Flüssigkeit so lange hindern das Ventil zu durchströmen,
bis das Ventil eine vorherbestimmte Stellung eingenommen hat, in der die beiden
Teile voneinander getrennt sind und einen entlastenden Strömungsquerschnitt direkt
durch das Ventil hindurch freigeben.
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Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im nachfolgenden
an Hand der Zeichnungen beschrieben.
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Fig. i ist eine Gesamtansicht einer zwischen einem Elektromotor und
einem Flüssigkeitsvorratsbehälter eingebaute Flüssigkeitspumpe nach der Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Seite der Flüssigkeitspumpe unter
Weglassung des Deckels; Fig.3 zeigt eine perspektivische Ansicht des abgenommenen
Deckels; Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Pumpe, wobei ein Teil der Pumpe fortgelassen
ist; Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Teil des Ventilmechanismus in einer
von der in Fig. 4 dargestellten verschiedenen Stellung; Fig. 6 zeigt einen Schnitt
ähnlich dem in Fig. 5, bei dem der Ventilmechanismus eine dritte Stellung einnimmt,
und Fig.7 ein Schema des Flüssigkeitsumlaufes in dem in Fig. i dargestellten Zusammenbau.
Die
Pumpe nach der vorliegenden Erfindung mit dem dazugehörigen Elektromotor und Flüssigkeitsvorratsbehälter
ist besonders für Hilfsantriebe geeignet und kann z. B. zum öffnen und Schließen
von Automobilverdecken oder Fenstern verwendet werden. Als Beispiel ist in dem in
Fig. 7 dargestellten Schema eine Antriebsvorrichtung veranschaulicht, bei der sich
in einem Zylinder 2o ein Kolben und eine Kolbenstange 2i bewegen, wobei die Stange
dazu dienen kann, ein Automobilfenster zu schließen und zu öffnen.
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Der Betätigungsschalter hat einen Hebel 22, der in Fig. 7 in seiner
normalen, mit N bezeichneten Abschaltstellung liegt. Dieser Hebel 22 kann in die
Stellung U gedreht werden, wenn das Fenster geschlossen und in die Stellung D, wenn
das Fenster geöffnet werden soll. In der Stellung U verbindet der Hebel 22 die Wagenbatterie
26 mit den beiden Anschlußklemmen 22° und 22b, die einerseits mit dem Elektromotor
und andererseits mit dem normalerweise geschlossenen, elektromagnetisch betätigten
Ventil 23 verbunden sind. Wenn der Elektromotor 27 läuft, treibt er die Pumpe
25 an, die Druckflüssigkeit aus dem Tank 24 durch die Leitung 61 und das nunmehr
geöffnete Ventil 23 in den Zylinder 2o liefert. Dadurch werden der Kolben' und seine
Kolbenstange 21 und damit das mit dieser verbundene Fenster angehoben. Wenn das
Fenster bis zur gewünschten Höhe angehoben ist, wird der Hebel 22 wieder in die
Stellung N zurückgelegt, wodurch der Elektromotor 27 und das Ventil 23 von der Batterie
abgeschaltet werden. Die Pumpe steht nun still. Das Ventil 23 geht in seine normalerweise
geschlossene Stellung zurück und verhindert dadurch den Austritt von Flüssigkeit
aus dem Zylinder unter Wirkung einer Feder (nicht gezeichnet), welche dauernd den
Kolben und die Kolbenstange 21 in dem Zylinder 2o nach unten zu bewegen und damit
Flüssigkeit aus dem Zylinder auszutreiben trachtet. Soll jedoch das Fenster gesenkt
werden, so dreht man den Hebe122 in die Stellung D, stellt damit eine Verbindung
zwischen Anschlußklemme 22e und Batterie her und legt einen Strom an das Ventil
23. Das Venti123 öffnet sich, und derKolben in demZylinder2o bewegt sich unter der
Wirkung der Feder nach unten, wodurch Flüssigkeit aus dem Zylinder 20 durch die
Leitung 61 und die Pumpe 25 in den Flüssigkeitsvorratsbehälter 24 ausgetrieben wird.
Sobald der Hebel in die Stellung N zurückgedreht wird, wird das Ventil 23 wieder
stromlos und schließt sich, wodurch der Austritt der Flüssigkeit aus dem Zylinder
2o aufhört und das an der Kolbenstange befestigte Fenster in der augenblicklichen
Stellung gehalten wird. Um daher das Fenster anzuheben, wird der Hebel 22 auf die
Stellung U gedreht, und um die Aufwärtsbewegung des Fensters zu unterbrechen, wird
der Hebel 22 auf N zurückgestellt. Um das Fenster zu senken, wird der Hebel 22 auf
D gestellt, und die Abwärtsbewegung hört auf, wenn der Hebel 22 wieder auf N gestellt
wird.
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In den Fig. i und 7 ist das Aggregat dargestellt, das aus dem Flüssigkeitsvorratsbehälter
24, der Pumpe 25 und dem Elektromotor 27 besteht, der die Pumpe antreibt. An dem
Boden des Pumpengehäuses ist der Flüssigkeitsvorratsbehälter 24 direkt angeflanscht
und wird durch den Bügel 28.
gehalten.
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Oben auf dem Pumpengehäuse ist der Elektromotor 27 befestigt. Dieses
ganze sehr kompakte Aggregat kann im Automobil in der Nähe des Arbeitszylinders
2o eingebaut werden, wodurch lange Rohrleitungen durch den ganzen Wagenkasten gespart
werden, wie sie erforderlich sind, wenn eine einzige Pumpe mit Vorratsbehälter und
Antriebsmotor alle Arbeitszylinder mit Druckflüssigkeit versorgt.
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Wie in Fig.2 und 3 dargestellt, besteht das Pumpengehäuse aus zwei
Teilen, dem eigentlichen Pumpengehäuse 30 und dem Deckel 31. In der
Druckseite des Pumpenkörpers 3o, die in Fig. z dargestellt ist, an der der Deckel
3 i und der Vorratsbehälter 24 befestigt wird, befindet sich eine zentrale Bohrung
35, die das Lager für die Antriebswelle des Motors 27 bildet. Der Motor ragt in
eine kreisförmige Ausnehmung 36 hinein, die jedoch exzentrisch angeordnet ist (s.
Fig.4). Ein Kana137 führt an ein in die Bohrung 35 für die Rotorwelle eingesetztes
Kugellager (nicht gezeichnet). Der Schlitz 38 bildet den Auslaß für die Pumpe. Die
Ausnehmung 36 bildet sozusagen den Zylinder der Pumpe und beherbergt den Verdrängermechanismus,
der aus einer drehbaren Scheibe 39 besteht, die eine sternförmige Öffnung 4o mit
abgerundeten Ecken besitzt, in der ein Rotor 41 umläuft. In Fig. 2 ist die sternförmige
Öffnung 40 zu sehen, die fünf nach innen gerichtete, in gleichem Abstand voneinander
liegende, abgerundete Nieren hat, während der Rotor 41 vier abgerundete, entsprechend
geformte, nach außen gerichtete Nieren besitzt.
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Der Deckel 31 ist durch Schrauben an dem Pumpengehäuse 3o befestigt,
die in Löcher 42 im Deckel passen und in mit Gewinde versehene Löcher 43 im Gehäuse
eingeschraubt werden. Eine im Deckel 3 1 vorgesehene Einsenkung 44 nimmt
ein Kugeldrucklager45 für das Ende derWelle auf, auf der der Rotor 41 sitzt.
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Eine im Deckel 3 i befindliche bogenförmige Ausnehmung 46 bildet den
Einlaß in die Verdrängungskammer der Pumpe. In der mit dieser bogenförmigen Ausnehmung
46 in Verbindung stehenden Bohrung ist ein Ende der Rohrleitung 47 befestigt, deren
anderes Ende in den Boden des Flüssigkeitsvorratsbehälters 24 führt. In einer weiteren
in dem Deckel 3 i befindlichen Bohrung 49 ist das Ende einer Rohrleitung 5o befestigt,
die ebenfalls bis nahe an den Boden des Flüssigkeitsvorratsbehälters führt. Der
Durchmesser dieses Rohres 5o jedoch nimmt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, von seiner
Befestigung in dem Deckel bis zu seinem unteren Ende allmählich zu. Dadurch wird,
wie später noch erklärt ist, Wirbelung in der Flüssigkeit bei ihrer Rückförderung
in den Flüssigkeitsvorratsbehälter vermieden.
In der Seite des Pumpengehäuses
3o, die mit dem Deckel 31 verschlossen ist, befinden sich zwei Ausnehmungen 55 und
56 (Fig. 2 und 4). In der Ausnehmung 55 befindet sich eine Bohrung 57, die mit einem
Kanal verbunden ist, in dem der Stopfen 58 eingeschraubt wird. Die Ausnehmung 56
ist durch die Bohrung 59 mit einem Kanal verbunden, in den der Stopfen 6o eingeschraubt
wird.
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Nach dem Einbau der Pumpe wird der Stopfen 6o durch das Ende der Leitung
61 (Fig. 7) ersetzt. Eine Bohrung 62 am anderen Ende der Ausnehmung 56 steht mit
der Kammer 63 in Verbindung, die von dem Stopfen 64 verschlossen ist (Fig. 4 bis
6). Diese Kammer steht nicht nur mit der Bohrung 62, sondern auch mit der Bohrung
65, die von dem Pumpenauslaß 38 kommt, und der Ausnehmung 55 in Verbindung, die
die Druckausgleichöffnung bildet und durch die Bohrung 49 mit der im Deckel befestigten
Leitung 50 verbunden ist. Daraus ergibt sich, daß der Pumpenauslaß 38, die
Bohrung 62 und die zum Druckausgleich dienende Ausnehmung 55 untereinander durch
die Kammer 63 verbunden sind.
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Normalerweise ist die Verbindung zwischen dem Auslaß 38 der Pumpe
und der Bohrung 62, die in die Leitung 61 führt, durch einen Ventilmechanismus unterbrochen,
während die Verbindung zwischen der Bohrung 62 und der Druckausgleichöffnung 55
durch die Kammer 63 in keiner Weise beeinträchtigt wird. Das ermöglicht, wenn der
Hebel 22 in der Stellung D liegt, den Rückfluß der Flüssigkeit aus dem Arbeitszylinder
2o durch die Leitung 61 in die Ausnehmung 56, die Bohrung 62, die Kammer 63, die
Druckausgleichöffnung 55 und durch die Bohrung 49 und die in dem Deckel befindliche
Leitung 5o in den Flüssigkeitsvorratsbehälter.
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Der Ventilmechanismus besteht aus einer Manschette 70, die in der
Kammer 63 gleitet. Eine Feder 71 stützt sich auf dieser Manschette ab und drückt
sie gegen den Boden der Kammer 63. Eine ringförmige Schulter innerhalb der Manschette
70 bildet einen Ventilsitz für das Rückschlagventil 72, das, solange es am Boden
der Kammer 63 aufsitzt, unter dem Druck der Feder 71 auf seinem Sitz gehalten wird
(Fig.4), wodurch die Verbindung zwischen dem Pumpenauslaß 38 bis 65 und der Bohrung
62 unterbrochen ist.
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Ein Anschlagbolzen 74 von geringerem Durchmesser als die Bohrung in
der Manschette 70 paßt mit seinem Kopf 75 in den Gewindestopfen 64, in dem
er durch die Feder 71 gehalten wird. Der Druck der Feder auf die Manschette 7o kann
durch die Beilagen 76 reguliert werden.
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In Fig. I ist dieser Ventilmechanismus in seiner gewöhnlichen Stellung
dargestellt, wenn die Pumpe nicht arbeitet. Man sieht, daß die Bohrung 62 über die
Kammer 63 mit der Druckausgleichöffnung 55 in Verbindung steht. Bei dieser Stellung
liegt der Hebel 22 auf D. Die Flüssigkeit kann aus dem Arbeitszylinder 2o durch
die Leitung 61, Bohrung 59, Ausnehmung 56, Bohrung 62, Kammer 63, Druckausgleichöffnung
55, Bohrung49 und die in dem Deckel 31 befestigte Leitung 5o in den Flüssigkeitsvorratsbehälter
24 fließen. Dadurch wird das Fenster gesenkt. Wenn jedoch der Hebel 22 in die Stellung
N zurückgestellt wird, wird die Leitung 61 geschlossen. Flüssigkeit kann aus dem
Arbeitszylinder nicht mehr austreten, so daß die Kolbenstange 21 festgehalten wird.
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Wird der Hebel 22 auf U gestellt, treibt der Elektromotor die Pumpe,
so daß Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 24 durch die Leitung 47 abgezogen
wird.
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Der Rotor 41 und die mit ihm zusammenwirkende Scheibe 39 drücken die
Flüssigkeit unter Druck in den Pumpenauslaß 38. Von dort wird die Flüssigkeit durch
die Bohrung 65 gegen das Rückschlagventil 72 und die Manschette 70 gedrückt.
Steigt der Flüssigkeitsdruck so weit an, daß er größer als der Druck der Feder 71
wird, bewegen sich Rückschlagventil und Manschette als Einheit gegen den Anschlagbolzen
74. Während ihrerAufwärtsbewegung überdeckt die Manschette 70 zunächst die Bohrung
62 und unterbricht ihre Verbindung mit der Kammer 63 und der Druckausgleichöffnung
55.
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Wenn sich Rückschlagventil 72 und Manschette 70 weiter als Einheit
aufwärts gegen den Anschlagbolzen 74 in die in Fig. 5 dargestellte Lage bewegen,
wird die Bohrung 62 wieder geöffnet und ihre Verbindung mit dem Auslaß 38 der Pumpe
@viederhergestellt. Die Verbindung zwischen der Bohrung 62 und der Druckausgleichöffnung
55 ist jedoch noch unterbrochen. In dieser Lage des Ventils wird Flüssigkeit unter
Druck vom Pumpenauslaß 38 durch Bohrung 65 und Kammer 63 in die Bohrung 62 fließen,
von dort durch Ausnehmung 56, Bohrung 59 und Leitung 61 in den Arbeitszylinder 20
gelangen und den Kolben und seine Kolbenstange 21 so betätigen, daß das Fenster
angehoben wird.
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Wenn das Fenster seine oberste Stellung erreicht hat oder irgendetwas
seine normale Aufwärtsbewegung behindert, der Hebe122 sich aber noch in der Stellung
U befindet, so daß der Elektromotor weiterarbeitet und die Pumpe antreibt, verstärkt
sich der Flüssigkeitsdruck. Er bewirkt dadurch eine weitere Aufwärtsbewegung des
Ventils aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung, bis das Rückschlagventil 72 auf den
Anschlagbolzen 74 trifft, so daß seine weitere Aufwärtsbewegung verhindert wird.
Die Bewegung der Manschette 70 wird von dem Anschlagbolzen in keiner Weise
behindert, so daß die Manschette sich weiter gegen die Wirkung der Feder 71 aufwärts
bewegt und eine Trennung von Manschette 70 und Rückschlagventil 72 eintritt
(Fig..6). In dieser Lage wird die Verbindung zwischen dem Auslaß 38 der Pumpe und
der Druckausgleichöffnung 55 hergestellt. Die von der Pumpe gelieferte Flüssigkeit
strömt vom Pumpenauslaß 38 durch die Bohrung 65 in die Kammer 63 und fließt durch
den Zwischenraum zwischen dem Rückschlagventil 72 und der Manschette 7o, durch die
Druckausgleichöffnung 55, Bohrung 49 und Leitung 50 in den Flüssigkeitsvorratsbehälter
24. Wenn die Pumpe aufhört zu arbeiten, läßt die
Feder 71 das Ventil
wieder in seine normale, in Fig. 4 gezeigte Stellung zurückkehren.
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Die Erfindung schafft somit eine Pumpe mit einer einfach konstruierten
Vorrichtung zur Steuerung des Flüssigkeitsumlaufes. Diese Anordnung besteht aus
einem Ventil, das aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die unter dem Einfluß steigenden
Drucks zusammengedrückt werden und sich wie eine Einheit bewegen, dann aber, wenn
sie bei einem vorher bestimmten hohen Druckanstieg in eine gewisse Stellung gelangen,
zwangsläufig getrennt werden und einen Druckausgleich herbeiführen.