DE1553290B2 - Fluegelzellenpumpe mit stromregelventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, insbesondere für Servolenkeinrichtungen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Flügelzellenpumpen mit einem Stromregelventil haben den Zweck, einen nahezu gleichbleibenden Förderstrom auch bei unterschiedlichen Drehzahlen des Antriebsmotors zu liefern, wobei ein entsprechend großer Überschußstrom, der vor allem auftritt, wenn die Pumpe mit verhältnismäßig großer Antriebsdrehzahl betrieben und zeitweise keine Förderflüssigkeit vom Verbraucher abgenommen wird, möglichst ohne Erwärmung und Druckverluste der Saugseite der Pumpe wieder zuzuführen ist.

Eine derartige, beispielsweise aus der US-PS 32 07 077 bekannte Flügelzellenpumpe weist ein Stromregelventil auf, das bei höheren Pumpendrehzahlen zwei Überströmkanäle von der Druckseite der Pumpe zu deren Saugseite verbindet. Dadurch wird eine Verhinderung von Kavitationserscheinungen angestrebt. Eine vollständige Füllung der Pumpe ist jedoch nicht in allen Betriebsbereichen möglich auf Grund von Umlenkverlusten und Wirbelbildung in den Überströmkanälen und den Ansaugkammern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung für Flügelzellen mit einem Stromregelventil zu schaffen, die für den gesamten Drehzahl- und Druckbereich einen der Drehzahl proportionalen Ansaugdruck und damit eine günstigere kavitationsfreie Füllung der Pumpe mit einer wirbelfreien Zuführung des Öles zu den Ansaugkammern gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale vorgeschlagen.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe ist im Patentanspruch 2 angegeben.

An sich sind Einrichtungen bekannt, durch die beim Verschieben eines Schließorgans eine Durchflußöffnung allmählich vergrößert wird. So wird beispielsweise bei einem Absperrschieber (siehe die DT-AS 11 70 737) der Querschnitt eines Drosselschlitzes von einem Schieberkeil derart gesteuert, daß die Durchflußcharakteristik einen gewünschten Verlauf erhält. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Blende und nicht um einen Kanalquerschnitt größerer Länge, so daß eine Anwendung auf eine Pumpe auf Grund der an der Blende auftretenden Verwirbelung des Drucköles nicht möglich ist.

Bei einer anderen bekannten Pumpe (siehe die DT-PS 9 72 842) handelt es sich um eine Zahnradpumpe mit einer Regeleinrichtung für eine Fördereinrichtung. Hierbei weist ein Schieber mehrere Schlitze auf, die eine allmähliche Zunahme der Durchflußmenge der Flüssigkeit bewirken. Der Druckölstrom erfährt also eine Aufteilung in mehrere Einzelströme.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Einrichtungen wird gemäß der Erfindung durch die im Idealfall dreieckähnliche Form des gemeinsamen Querschnittes von Überströmkanal und Vorausströmkanal ein konstantes Verhältnis zwischen dem auf den Kolben des Stromregelventils wirkenden Differenzdruck Ap und der Quadratwurzel der aufgesteuerten Querschnittfläche Q von

— Q

erreicht. Dieses konstante Verhältnis bewirkt in Verbindung mit der strömungsgünstigen Form und Anordnung der dem Vorausströmkanal gegenüberliegenden Zentrierleiste, daß der Ansaugstrom wirbelfrei geteilt und strömungsgünstig den Saugkammern zugeführt wird. Durch die theoretisch dreieckähnliche Querschnittsform und deren entsprechende Anordnung ist es außerdem möglich, einen konzentrierten Strahl des Überschußstromes mit großer Geschwindigkeit an dem vom Einlaß für die Ansaugflüssigkeit an der Pumpe kommenden Einlaßkanalteil vorbeizuführen. Dadurch wird mehr Druckmittel aus dem Einlaßkanal angesaugt, was besonders wichtig ist für eine gute Füllung der Ansaugkammern der Pumpe und eine weitgehende Vermeidung von Kavitation.

Bei bekannten Flügelzellenpumpen mit kreisrundem Querschnitt des Überströmkanals, bei dem kein konstantes Verhältnis—^- aus dem Differenzdruck Ap und der Wurzel der aufgesteuerten bzw. schon freigegebenen Querschnittsfläche Q des Überströmkanals gegeben ist, treten Wirbel- und Druckverluste bei der einströmenden und überströmenden Flüssigkeit auf, die Kavitation in den Kanälen und Ansaugkammern verursachen können.

Für die praktische Ausführung wird der Querschnitt für den mit dem Vorausströmkanal kombinierten Überströmkanal zur Saugkammer aus fertigungs- und strömungstechnischen Gründen nicht genau dreieckförmig sein, sondern kann durch zwei sich teilweise überdeckende Kreisflächen mit einem Verhältnis der Kreisdurchmesser von etwa 2 :1 ersetzt werden.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen,

F i g. 2 den Längsschnitt der Pumpe nach der Linie H-II in F ig. 1,

Fig.3 den Längsschnitt nach der Linie IH-III in Fig. 1,

F i g. 4 die Steuereinrichtung des Stromregelventils,

F i g. 5 eine Draufsicht auf die Ausmündung des Überstrom- und Vorausströmkanals und eine Zentrierleiste im Innern der Pumpe bei aufgeschnittenem Kurvenring und

Fig.6 ein Diagramm über das Ansaugdruck-Drehzahlverhältnis bei einer Pumpe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen im Vergleich zu einer an sich gleichartigen Pumpe, die aber die erfindungsgemäßen Merkmale nicht aufweist.

Die an sich bekannte Flügelzellenpumpe weist eine Antriebswelle 1 auf. In einem äußeren Gehäuse 2, das durch einen Deckel 3 abgeschlossen wird, ist zwischen zwei Andrückplatten 6 und 6' ein Rotor 4 innerhalb eines Kurvenringes 5 angeordnet. Der Rotor 4 trägt in Schlitzen Pumpenflügel 7, die sich an der Kurvenbahn des Kurvenringes 5 abstützen und die Förderflüssigkeit, z. B. öl, von Saugkammern 8 und 8' in Druckräume 9 und 9' unter Druckerhöhung fördern. Die beiden Saugkammern 8 und 8' stehen über einen ringförmigen Einlaßsammeiraum 8A miteinander in Verbindung. Der Einlaßsammeiraum 8A ist zwischen dem äußeren Gehäuse 2 und dem Kurvenring 2 gebildet. Zwischen der Druckseite und der Ansaugseite der Pumpe ist ein Überstrom- bzw. Stromregelventil 10 zwischengeschaltet. Ein Sicherungsstift 11 sichert den Kurvenring 5 und die beiden Andrückplatten 6 und 6' gegen Verdrehen, während an der Innenwand des Gehäuses 2 angeordnete Zentrierleisten 12,12' und 12" mit Zentrierflächen 19, 19' und 19" den Kurvenring 5 zentrisch halten.

Das Stromregelventil 10 enthält einen Ventilkolben 10/4, der in einer Ventilkammer 105 verschieblich angeordnet ist. Von der Ventilkammer 105 geht ein quer dazu stehender Überströmkanal 14 aus, der unmittelbar in den ringförmigen Einlaßsammeiraum 8Λ mündet. Eine Ansaugbohrung 13 geht von einem öleinlaßanschluß 15 für eine nicht dargestellte Einlaßleitung von einem ölbehälter aus und mündet in den Überströmkanal 14. Ein Druckölauslaßanschluß ist mit 16 bezeichnet. Längs des durch eine Bohrung gebildeten Überströmkanals 14 ist ein Vorausströmkanal 17 nach Art einer Nut eingefräst. Zwei Dichtringe 18 dichten die Druckräume 9 und 9' gegen die Saugkammern 8 und 8' und den Einlaßsammeiraum SA ab.
Die Pfeile in der Zeichnung geben die Strömungsrich-

tung des Öles an.

Die Funktion des an sich bekannten Stromregelventils 10 ist derart, daß mit zunehmender Drehzahl der Pumpe auch der Differenzdruck vor und hinter einer Drossel in der Druckölleitung zunimmt. Entsprechend dem auf den Ventilkolben 10Λ wirkenden Differenzdruck wird dieser gegen die Kraft einer Druckfeder IOC aufgesteuert, so daß ein Teil des Drucköls über den Vorausströmkanal 17 in den Überströmkanal 14 gelangt. Durch das Abströmen in den Vorausströmkanal 17 wird das überströmende Drucköl zu einem scharf gebündelten Strahl zusammengefaßt, der eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erhält Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit wird aus der Ansaugbohrung 13 öl mitgerissen, so daß eine gute Füllung der Pumpe sichergestellt ist.

Wird zusätzlich noch diese Strömungsenergie durch die als Stromteilnasen stromlinienförmig ausgebildeten Zentrierleisten 12, 12' und 12" nahezu verlustfrei in Druckenergie umgewandelt, so wird das öl den Saugkammern 8 und 8' nahezu wirbel- und verlustfrei zugeführt.

In F i g. 6 sind in einem Diagramm die Ansaugdrücke verschiedener Pumpenausführungen in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl aufgeführt. Dabei zeigt die Ansaugdruckkurve I die Charakteristik bekannter Flügelzellenpumpen mit herkömmlichem Stromregelventil. Bereits durch die Anordnung des Vorausströmkanals 17 am Überströmkanal 14 wird eine beträchtliche Erhöhung des Ansaugdruckes erreicht, wie aus dem Verlauf der Kurve II zu ersehen ist.

Die Zentrierleiste 12 ist neben der Einmündung des Überströmkanals 14 in den Einlaßsammeiraum 8A, und zwar an der dem Vorausströmkanal 17 gegenüberliegenden Seite der Einmündung in der Wand des Hohlraumes des äußeren Gehäuses 2, angeordnet. Die beiden weiteren Zentrierleisten 12' und 12" sind in dem vom Vorausströmkanal 17 abgelegenen Teil des ringförmigen Einlaßsammeiraumes 8Λ in der Hohlraumwand des Gehäuses 2 angeordnet. Durch diese Anordnung und die strömungsgünstige Form der Zentrierleisten 12, 12' und 12" wird eine weitere Erhöhung des Ansaugdruckes und damit eine vollständige Füllung für den gesamten Drehzahlbereich der Pumpe erreicht. Diese durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken des Vorausströmkanals 17 und der Zentriersegmente 12,12' und 12" erreichte Wirkung ist aus der Kurve III in F i g. 6 zu ersehen. Die Werte des Ansaugdruckes der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe liegen demnach fast doppelt so hoch wie die entsprechenden Werte bekannter Pumpen nach der Kurve I.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flügelzellenpumpe, insbesondere für Servolenkeinrichtungen, mit einem Verdrängerflügel führenden Rotor, mit einem unter Bildung von Arbeitskammern diesen umgebenden, zentrisch im Hohlraum eines äußeren Gehäuses gehaltenen, an seiner innenliegenden Hubkurvenbahn von den Verdrängerflügeln berührten Kurvenring, um den ein als Einlaßsammeiraum dienender ringförmiger Hohlraum gegenüber dem äußeren Gehäuse verbleibt und mit einem zwischen der Druckseite und der Ansaugseite der Pumpe zwischengeschalteten Überstrom- bzw. Stromregelventil, bei dem ein Ventilkolben in einer Ventilkammer verschieblich ist, von welcher ein quer dazu stehender, zugleich mit dem Einlaß für die eigentliche Ansaugflüssigkeit der Pumpe verbundener Kanal unmittelbar in den ringförmigen Einlaßsammeiraum führt, so daß er teils als Ansaug- teils als Überströmkanal für die von der Druckseite zur Saugseite überströmende Flüssigkeit dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (14) durch eine als Vorausströmkanal wirkende Längsnut (17) in seiner Wand so erweitert ist, daß der gemeinsame Querschnitt dieser Kanäle theoretisch dreieckähnlich geformt oder zur Annäherung an diese Form durch zwei Kreisbögen gebildet ist, wobei der Erweiterungsteil so am Überströmkanal (14) angeordnet ist, daß sein Querschnitt beim öffnen des Stromregelventils (10) zuerst freigegeben wird und daß neben der Einmündung des Überströmkanals (14) in den Einlaßsammeiraum (SA), aber an der dem Vorausströmkanal (17) gegenüberliegenden Seite der Einmündung in der Wand des Hohlraums des äußeren Gehäuses (2) eine eine Stützfläche (19) für den Kurvenring (5) bildende und in strömungsgünstiger Form pfeilerartig gegen die Ausmündung des Überströmkanals (14) gerichtete Zentrierleiste (12) vorgesehen ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der gegen den Überströmkanal (14) gerichteten Zentrierleiste (12) noch zwei weitere Zentrierleisten (12', 12") mit Stütz- oder Zentrierflächen (19', 19") für den Kurvenring (5) in dem dem Vorausströmkanal (17) abgelegenen Teil des Einlaßsammelraumes (8A^ in der Hohlräumwand des äußeren Gehäuses (2) vorgesehen sind, so daß der Kurvenring (5) nur mittels dieser Zentrierleisten (12, 12', 12") im äußeren Pumpengehäuse (2) zentriert ist.