DE2043468A1

DE2043468A1 - Pumpenanordnung

Info

Publication number: DE2043468A1
Application number: DE19702043468
Authority: DE
Inventors: Clark Arthur Marshall Mich Searle (V St A )
Original assignee: Eaton YaIe & Towne, Ine , Cleve land, Ohio (V St A )
Priority date: 1969-09-05
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1971-03-25
Also published as: JPS5120728B1; ES383324A1; GB1304723A; US3632238A; ZA705990B; FR2061059A5; SE362473B; CA932207A; AU1946670A

Description

Eaton YaIe & Towne Inc., 100, Erieview Plaza, Cleveland, Ohio/USA

"Pumpenanordnung"

Die Erfindung richtet sich auf eine Pluid-Pumpenanordnung, näher bezeichnet auf eine Pumpenanordnung zur Zufuhr eines relativ großen Volumens eines Hochdruckfluids zu einem äußeren System, z. B. einer Lenkeinheit.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer derartigen Pumpeneinheit, die besonders kompakt ausgebildet und dazu geeignet ist, eine relativ große Pluidmenge einem äußeren System, wie einer Lenkeinheit, zuzuführen, derart, daß die Pumpe mit großer Kapazität bei relativ niedriger Geschwindigkeit wirksam betätigbar ist.

Hierzu wird gemäß der Erfindung eine Pumpenanordnung vorgeschlagen, welche Eingangsleitungen aufweist, die eine gesteuerte Verringerung der Pluidgeschwindigkeit vorsehen, um dadurch den Druck an Einlassen einer Pumpenkammer der Pumpenanordnung zu erhöhen.

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Hierbei sind vorzugsweise die Eingangsleitungen derart ausgebildet, daß diese dem Pluidfluß zur Pumpenkammer relativ geringen Widerstand entgegensetzen.

Weiterhin kann die Pumpenanordnung infolge der Vorsehung gegenüberliegender Pumpenabschnitte innerlich druckausgeglichen sein, wobei ein gesondertes Fluidspeisesystem für jeden der Pumpenabschnitte vorgesehen ist.

Hierbei können Endplatten vorgesehen sein, die druckausgeglichen sind, um eine Durchbiegung dieser Endplatten so gering wie möglich zu halten.

Ferner kann eine Ventilanordnung zur Umlenkung des Fluids zu einem äußeren Hilfssystem vorgesehen sein, wenn ein äußeres Hauptsystem abgeschaltet ist.

Die Pumpenanordnung kann ferner eine Ventilanordnung zur Begrenzung des Fluidflusses sowohl zu dem äußeren Haupt- al3 auch Hilfssystem aufweisen.

Ferner kann die Pumpenanordnung an verschiedene Befestigungsund Einbaubedingungen angepaßt und in jeder von zwei entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden.

Ein Reservoir kann in einer Vielzahl von Stellungen gegenüber der Pumpenanordnung angeordnet werden.

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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Pumpenanordnung gemäß der Erfindung,

Pig. 2 eine teilweiee weggebrochen wiedergegebene Seitenansicht | der Pumpenanordnung gemäß der Erfindung, welche die . Konstruktion eines im Reservoir angeordneten Filters zeigt,

Fig. 3 eine teilweise weggebrochen wiedergegebene Seitenansicht längs der Linie 3-3 der Fig. 1 gesehen,

Fig. k einen Schnitt in vergrößertem Maßstab längs der Linie l\-k der Fig. 3» wobei das Reservoir weggelassen ist, welcher die Beziehung zwischen einer Rotoranordnung, Eingangsleitungen zur Zufuhr von Fluid zu der Rotoranordnung und Einlaßleitungen zur Zufuhr von Fluid zu den Eingangsleitungen zeigt,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4, welcher die Beziehung der Eingangsleitungen zur Rotoranordnung näher wiedergibt,

Fig. 6 eine schematische perspektivische Darstellung der Eingangsleitungen,

Fig. 7 eine schematische Darstellung im wesentlichen längs der Linie 7-7 der Fig. 6 gesehen, welche die Formgebung einer der Eingangsleitungen wiedergibt,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 der Fig. ^, welcher die Formgebung einer Abgabeleitung und die Lage eines Durchflußsteuerventiles hierzu wiedergibt,

Fig. 9 eine schematisch perspektivische Darstellung der Abgabeleitung,

Fig. 10 eine Dratffsieht auf eine Endplatte der Pumpenanordnung, Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 der Fig. 8,

Fig. 13 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab längs der Linie 13-13 der Fig. 1,

Fig. l4 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab längs der Linie 14-11» der Fig. 1,

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Pig. 15 einen teilweise weggebrochen wiedergegebenen Schnitt ähnlich Fig. 4, welcher die Beziehung der Umleitungsventilanordnung zur Durchflußbeschränkung gemäß Fig. 13 zeigt,

Fig. l6 eine teilweise auseinandergezogen wiedergegebene perspektivische Darstellung, welche die Beziehung zwischen einem Paar Endplatten und der Rotoranordnung wiedergibt, wenn der Rotor im Gegenuhrzeigersinn angetrieben werden soll, und in

Fig. 17 eine teilweise auseinandergezogene Darstellung, welche die Beziehung der Endplatten zur Rotoranordnung wiedergibt, wenn der Rotor im Uhrzeigersinn angetrieben werden soll.

Die gezeigte Pumpe kann in Verbindung mit verschiedenen Antriebsanordnungen Verwendung finden, um einen relativ großen Fluidfluß mit relativ hohem Druck zu schaffen. Obwohl eine Pumpe gemäß der Erfindung Verwendung finden kann, um Hochdruckfluid verschiedenen Verwendungen zuzuführen, ist die Pumpe insbesondere für die Verwendung bei Lastwagen und anderen Fahrzeugarten mit kraftangetriebenen Lenkeinheiten verwendbar.

Das Pumpensystem weist eine Pumpenanordnung 20 auf (Fig. 1), die in Fluidverbindung mit einem Haupt- oder ersten äußeren System, wie der Lenkeinheit eines Fahrzeuges, über eine Fluid- leitung 22 steht. Die Pumpenanordnung 20 ist ferner über eine

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Leitung 24 in Fluidverbindung mit einem Hilfs- oder zweiten äußeren System, wie einer Fluidkühleinheit. Fluid wird der Pumpenanordnung 20 von einem Reservoir 28 zugeführt, in das Fluid von den äußeren Systemen über eine Rückflußleitung 30 fließt. Das zum Reservoir 28 zurückkehrende Fluid wird vorzugsweise durch ein Filter 32 (Fig. 2) gereinigt, das in einem Hauptkörperteil 34 des Fluidreservoirs angeordnet ist.

Es sei bemerkt, daß das Pumpensystem in Verbindung mit zahlreichen verschiedenen Antriebsmaschinen Verwendung finden und folglich in zahlreichen Orientierungen gegenüber der Antriebsmaschine und zugehörigen Ausrüstung angeordnet sein kann. Zur Erleichterung dieser Montage der Pumpe ist das Reservoir 28 in verschiedenen Stellungen gegenüber einem Gehäuse 38 der Pumpenanordnung 20 montierbar. So kann das Reservoir 28 gegenüber der Pumpenanordnung 20 aus der in durchgehenden Linien in Fig. 1 gezeigten Stellung in eine andere Stellung, wie in strichpunktierten Linien in Fig. 1 wiedergegeben ist, bewegt bzw. gedreht werden. Zur Erleichterung dieser Bewegung des Reservoirs 28 gegenüber der Pumpenanordnung 20 weist das Reservoir ein im wesentlichen zylindrisches Teil 42 auf (s. Fig. 3)» welches das Gehäuse 38 umgibt und dichtend gegen eine Ringdichtung 43 greift, die auf einem Rand 44 des Gehäuses montiert ist (Fig. 3)· Wenn das Reservoir in einer gewünschten Stellung angeordnet ist, wird dieses gegen Drehung gegenüber der Pumpen-

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anordnung 20 durch geeignete Verbindungen gehalten, von denen eine bei 45 in Fig. 3 angedeutet ist. Es sei bemerkt, daß die Leitungen 22 und 24 zur Verbindung der Pumpenanordnung 20 mit den zugeordneten äußeren Systemen an einem vorderen Endteil der Pumpenanordnung angebracht sind und daher einer Drehung des Reservoirs 28 gegenüber der Pumpenanordnung nicht im Wege stehen.

Um weiterhin die Vielseitigkeit des Puinpensystems zu erhöhen, ™ kann die Pluxdrückflußleitung 30 sowohl an der linken Seite der Pumpenanordnung, wie in durchgehenden Linie in Pig. I gezeigt ist, als auch an der rechten Seite, wie in strichpunktierten Linien in Fig. 1 wiedergegeben ist, montiert sein. Um die Rückflußleitung derart anordnen zu können, sind die Seiten des Hauptkörperteils 34 mit Befestigungsansätzen 46 und 48 versehen. Zusätzlich sei bemerkt, daß das Hauptkörperteil 34 des Reservoirs 28, falls gewünscht, entfernt von der Pumpenanordnung 20 angebracht und mit einem im wesentlichen zylindrischen Λ Gehäuseabschnitt, ähnlich Teil 42, durch eine geeignete Leitung verbunden sein könnte.

Die Pumpenanordnung 20 erhält Fluid mit relativ niedrigem Druck vom Fluidreservoir 28 und gibt das Fluid mit relativ hohem Druck an die zugeordneten externen Systeme über die Leitungen 22 und 24 ab. Um diesen Druckanstieg zu erzeugen, weist die Pumpenanordnung 20 eine lotoranordnung 52 auf (Fig. 4), die in einer Hauptpumpenkammer 53 angeordnet und von einem fest im Gehäuse 38 angeordneten Nockenring 54 umgeben ist. Der Rotor 52

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nimmt Fluid mit relativ niedrigem Druck von einem Paar Eingangsleitungen 58 und 60 auf, welche das Fluid zu radial gegenüberliegenden Seiten des Rotors führen (s. Fig. 4 und 5)· Fluid wird mit relativ hohem Druck vom Rotor 52 an eine Abgabeleitung 62 abgegeben (s. Fig. 8), die einem vorderen Endteil der Pumpenanordnung 20 benachbart liegt.

Der Rotor 52 erzeugt diesen Druckanstieg durch einen drehbaren Träger 66, der mittels eines Stiftes 67 mit einer Antriebswelle 68 fest verbunden ist (Fig. 4), die durch einen geeigneten, nicht gezeigten Antrieb angetrieben wird. Der Träger 66 weist eine Anzahl von im wesentlichen sich radial erstreckenden Zähnen 72 auf (Fig. 4), welche antreibend gegen Rollen 74 greifen. Die Rollen 74 greifen wiederum dichtend gegen eine Innenfläche 75 des Nockenringes 54 unter Bildung einer Anzahl von sich axial erstreckenden Pumpentaschen 76. Beim Drehen des Trägers 66 werden die Rollen 74 unter Verringerung der Abmessung der Pumpentaschen oder Kammern 76 durch den Nockenring 54 radial einwärts bewegt, wenn die Taschen von Auslaßteilen 80, 82, 84, 86 der Eingangsleitungen 58 und 60 durch Drehen des Trägers entfernt werden (s. Fig. 4, 5 und 6). Die Verringerung der Abmessungen der Pumpentaschen 76 verursacht einen entsprechenden Druckanstieg in den Taschen, so daß, wenn die Pumpentaschen mit radial entgegengesetzt angeordneten Eingangsteilen 90 und 92 der Abgabeleitung 62 ausgefluchtet sind (s. Fig. 8 und 9), Fluid aus den Pumpentaschen über die Abgabeleitung 62 zu den zugehörigen äußeren Systemen fließt Da die Arbeitsweise des Rotors 52

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Fachleuten wohlbekannt ist, ist eine weitere Beschreibung der Wirkungsweise zunächst nicht erforderlich.

Um Druckverluste beim Fließen des Fluids von dem Reservoir in die Eingangsleitungen 58 und 60 über Einlaßleitungen 96 und 98 (Fig. 4) zu verringern, beschleunigen die EinTaBleitungen das Fluid. Hierzu ist jede der Einlaßleitungen SS und 98 von einer relativ großen äußeren Mündung 106 zu einer relativ kleinen inneren Endöffnung 107 verjüngt. Es sei bemerkt, daß die EiribÄleitungen 96 und 98 so angeordnet sind, daß sie in Fluidverbindung mit dem zylindrischen Teil 42 des Reservoirs 28 sind, unabhängig von der Lage, in der das Reservoir gegenüber der Pumpenanordnung 20 befestigt ist.

Die Eingangsleitungen 58 und 60 ermöglichen eine gesteuerte Verringerung der Fluidgeschwindigkeit mit einem Minimum an Reibungsverlusten, wenn das Fluid von den EinTaßleitungen 96 und zu den Auslaßteilen 80 bis 86 der Eingangsleitungen fließt, um ^ derart den Fluiddruck an den Auslaßteilen zu erhöhen. Entsprechend erweitern sich Einöaßteile 102 und 104 der Eingangsleitungen axial auswärts zu zwischenliegenden Teilen 108 und 110 (s. Fig. 4, 6 und 7), die mit den Auslaßteilen 80 bis 86 an gegenüberliegenden Enden des Rotors 52 verbunden sind. Die Querschnittflächen der Einlaßteile 102 und 104 erhöhen sich in Richtung der Zwischenteile 108 und 110 derart, daß die Querschnittsflächen der Einlaßteile im wesentlichen die gleichen sind, wie die Querschnittsflächen der Zwischenteile 108 und an ihrer Verbindung (s. Fig. 6, in der die allgemeine Formgebung der Eingangs leitungen in durchgehenden Linien gezeigt ist).

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ⁿieser graduelle Anstieg der Querschnittsflächen bewirkt eine Verringerung der Geschwindigkeit und einen entsprechenden Anstieg des Druckes, wenn das Fluid über die Einlaßteile 102 und 104 in die Zwischenteile 108 und 110 der Eingangsleitungen 58 und 60 fließt.

Um den Widerstand des Fluidflusses in den Rotor 52 so gering wie möglich zu machen, erstrecken sich die Ausgangsteile 80 bis 86 der Eingangsleitungen 58 und 60 radial einwärts um gleiche Entfernungen an gegenüberliegenden Enden des Rotors. Hierzu erstrecken sich die Zwischenteile 108 und 110 der Eingangsleitungen 58 und 60 über die gegenüberliegenden Enden des Rotors 52 (s. Fig. 5 und $), wo die Abgabeteile 80 bis 86 der Eingangsleitungen in Verbindung mit der Hauptpumpenkammer 53 über Einlaßöffnungen 111 und 112 in Endplatten 114 und II6 sind (s. Fig. 5» 10 und l6). Es sei bemerkt, daß die Endplatten 114 und 116 ausgeschnitten sind, um relativ große Einlaßöffnungen 111 und 112 zu schaffen, so daß ein relativ großes Fluidvolumen in die Pumpentaschen 76 von den Eingangsleitungen 58 und 60 fließen kann.

Wenn die Pumpentaschen 76 von den radial gegenüberliegenden Einlaßöffnungen 111 und 112 zu radial gegenüberliegenden Abgabeöffnungen 128 und 130 in den Endplatten 114 und II6 gedreht werden (s. Fig. 8, 10, 11 und 16), fließt Fluid über die Ab gabeöffnungen in die Einlaßteile 90 und 92 der Abgabeleitung 62 (s. Fig. 8 und 9). Das Fluid fließt dann von den Einlaßt eilen

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90 und 92 der Abgabeleitung 62 über ein im wesentlichen ringförmiges Vertmdungsteil 134 zu einem Auslaßteil 138 der Abgabeleitung. Das Fluid setzt seinen Fluß zu den äußeren Systemen über ein weiteres Auslaßteil 142 der Abgabeleitung 62 fort (s. Fig. 9 und 13).

Zur Verringerung von Betriebsbeanspruchungen des Rotors 52 soll der Druck gegen axial gegenüberliegende Enden des Rotors ausge- -glichen sein. Hierzu sind die Endplatten 114 und 116 spiegelbildlich zueinander ausgebildet (s. Fig. 16, 17). So sind die Einlaßöffnungen 111 und 112 der Endplatte 116 (Fig. 10, 16 und 17) in wesentlichen gleicher Größe wie die Einlaßöffnungen 111 und 112 der Endplatte 114 (Fig. 16 und 17). Ähnlich sind die Abgabeöffnungen 128 und 130 der Endplatte 116 (Fig. 10, 11, 16 und 17) im wesentlichen gleicher Größe wie die Abgabeöffnungen 128 und 130 der Endplatte 114.

Zur Leckverhinderung zwischen den Einlaßöffnungen 111 und 112 % und den Abgabeöffnungen 128 und 130 sind die Abgabeöffnungen von Dichtungen 144 umgeben (s. Fig. 10, 11, 16 und 17). Wenn die Pumpenanordnung 20, wie in Fig. 8 gezeigt, montiert ist, greift die Dichtung 144 an der Endplatte 114 dichtend gegen das Gehäuse 38, während die Dichtung 144 an der Endplatte 116 dichtend gegen eine Abdeckplatte 146 greift. Natürlich ist die von den Dichtungen 144 an der Endplatte 114 umschlossene Fläche gleich der von den Dichtungen 144 an der Endplatte 116 um-

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schlossenen Fläche. Die von den Dichtungen 144 umgebene Fläche ist annähernd gleich der Fläche, welche dem Hochdruck auf der Rotorseite der Endplatte 114 und 116 ausgesetzt ist, wodurch die Druckkräfte an den Endplatten ausgeglichen und deren Verformung minimalisiert wird. Geringstmögliche Biegung und andere Beanspruchungen der Endplatten 114 und 116 verringern beträchtlich innere Leckagen und ergeben eine höhere Pumpeneffektivität. Bei einer bekannten Pumpe sind die gesamten Rückflächen der Endplatten Il4 und 116 unter Druck gesetzt, was eine Nettokraft einwärts ergibt und stärkere Endplatten zur Verhinderung einer zu großen Einwärtsdurchbiegung erfordert.

Um die Abgabe der Pumpenanordnung 20 im wesentlichen über ihren gesamten Arbeitsbereich konstant zu halten, ist ein Durchflußsteuerventil 148 (s. Fig. 8 und 12) vorgesehen, um einen Teil des Fluidflusses von der Abgabeleitung 62 zu den Eingangsleitungen 58 und 60 zu richten, wenn die Durchflußmenge von der Pumpenanordnung einen vorbestimmten maximalen Wert erreicht. Hierzu weist das Durchflußsteuerventil 148 einen Ventilkörper 152 auf, der gleitend in einer Bohrung 154 zwischen den Einlaßteilen 102 und 104 der Eingangsleitungen 58 und 60 angeordnet ist (Fig. 4 und 12). Der Ventilkörper 152 ist normalerweise in Schließstellung gemäß den Fig. 8 und 12 unter dem Einfluß einer Feder 158 und des Fluiddruckes in einer Kammer I60 gezwungen, die in der Bohrung 154 zwischen einem hinteren Endteil 162 des Ventilkörpers 152 und einem Stopfen 164 ausgebildet ist. Jedoch wird der Ventilkörper 152 in eine Öffnungsstellung durch den Druck des vom Rotor 52 kommenden Fluids gegen ein vorderes Ende I68 des Ventilkörpers 152 gezwungen. Wenn die

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Durchflußmenge von der Pumpenanordnung 20 den vorbestimmten Maxiaalwert erreicht, zweingt der Druck gegen das vordere Ende 168 des Ventilkörpers 152 diesen nach hinten in die Bohrung 154 gegen den Einfluß der Feder 158 und des Druckes in der Kammer 160. Diese Bewegung des Ventilkörpers 152 öffnet das Ventil und richtet Fluid von der Abgabeleitung 62 zu den Eingangsleitungen 58 und 60, um derart die Fluidabgabe der Pumpenanordnung im wesentlichen konstant zu halten.

Um einen sanften kombinierten Fluidfluß zum Rotor 52 von dem Ventil 148 und vom Reservoir 28 zu bewirken, tritt das umgeleitete Fluid in die Einlaßteile 102 und 104 der Eingangsleitungen 58 und 60 an Stellen ein, die denen benachbart sind, an denen die Einlaßleitungen 96 und 98 in die Eingangsleitungen münden. So erstrecken sich Querleitungen 170 und 172 (s. Fig. 4 und 12) zwischen Bohrung 154 und Einlaßteile 102 und 104 der Eingangsleitungen 58 und 60. Um eine Vermischung des umgeleiteten Fluids und des Fluids vom Reservoir 28 zu fördern, öffnen die Leitungen I70 und 172 in die Eingangsleitungen 58 und 60 in der Nähe der Enden 108 der Einlaßleitungen 96 und 98. Eine Anzahl von ringförmigen Stegen 178 erstreckt sich um den Ventilkörper 152, um einen Fluidfluß zwischen Abgabeleitung 62 und Kammer 160 zu verhindern, wenn das Ventil 148 in Schließstellung ist.

Um eine Verringerung des Fluiddruckes in der Kammer I60 zu bewirken, wenn die Durchflußmenge zu den äußeren Systemen an steigt, ist eine Durchflußbeschränkung 184 (Fig. 13) im Ausgangs-Teil 142 der Abgabeleitung 62 angebracht. Bei der gezeigten Aus-

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führungsform der Erfindung besteht die Durchflußbeschränkung aus einer Düse 188, die ein konvergierendes Endteil aufweist, das sich in den Pluidstrom von dem Ausgangsteil 138 der Abgabeleitung 62 erstreckt. Das Fluid fließt dann durch eine öffnung 192 der Düse 188 in einen divergierenden Endteil 194 der Düse. Wenn das Fluid durch den konvergierenden Endteil 190 der Düse zur Mündung 192 fließt, wird die Geschwindigkeit des Fluids erhöht, womit ein entsprechender Druckabfall verbunden ist, bis das Mündungsteil 192 erreicht ist. Natürlich ist, je größer die Durchflußmenge durch die Düse 188 ist, die Geschwindigkeit des Fluids am Mündungsteil 192 umso größer und umso niedriger der Fluiddruck. Nach dem Durchfließen des Mündungsteils 192 tritt das Fluid in das divergierende Endteil 194 der Düse ein und die Geschwindigkeit des Fluids nimmt, verbunden mit einem entsprechenden Druckanstieg, ab. Die divergierende Formgebung der Düse 188 bewirkt einen minimalen Druckverlust im Fluid beim Durchfluß durch die Düse und einen daraus resultierenden minimalen Temperaturanstieg des Fluids.

Der Fluiddruck am Mündungsteil 192 ist mit der Kammer l6o durch eine Anzahl von Leitungen 200 und 202 verbunden (s. Fig. 8 und 13), die eine Druckanzapfung bilden, die sich von einer ringförmigen Kammer 204 (Fig. 13) erstrecken, die in Fluidverbindung mit dem Mündungsteil 192 der Düse 188 mittels einer Leitung 208 steht. Da der Fluiddruck am Mündungsteil 192 der Düse 188 beim

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Ansteigen der Durchflußmenge abnimmt, nimmt auch der Fluiddruck in der Kammer 204, der Druckanzapfung und der Kammer l60 beim Ansteigen der Durchflußmenge ab. Natürlich steigt infolge des Durchflußwiderstandes des äußeren Heislaufes der Fluiddruck in der Abgabeleitung 62, wenn die Durchflußmenge ansteigt, bis der Fluiddruck ausreichend ist, um die kombinierten Wirkungen des relativ niedrigen Fluiddruckes in der Kammer 160 und der Feder 158 zu überwinden. Der Ventilkörper 152 wird dann in die öffnungsstellung bewegt, so daß Fluid von der Abgabeleitung 62 über die sich quer erstreckenden Leitungen 170 und 172 zu den Eingangsleitungen 58 und 60 geleitet wird (Fig. 12). Die Beziehung zwischen dem Ventil 148 und der Durchflußbeschränkung 184 ist in der USA-Patentschrift 3 384 020 näher erläutert und hieuhicht weiter beschrieben.

Das vom Rotor 52 kommende Fluid fließt über die Abgabeleitung 61 und Leitung 22 (s. Fig. 1) zu dem äußeren Hauptsystem, wie einer kraftangetriebenen Lenkeinheit, bis das Hauptsystem abge- f schaltet ist. Wenn das Hauptsystem abgeschaltet ist, erhöht sich der Fluiddruck in der Abgabeleitung 62. Diese Druckerhöhung betätigt ein Umleitungs- oder Entspannungsventil 214 (Fig. I¹O, um das Fluid zur Leitung 24 und dem äußeren Hilfssystem, ζ. Β. einer FIuidkühlereinheit zu richten. Dementsprechend ist das Umleitungsventil 214 mit der Leitung 142 durch eine Leitung verbunden. Der Fluidfluß durch die Leitung 216 und Leitung 24 zu dem äußeren Hilfssystem ist normalerweise durch ein Ventil 220 versperrt, das gegen einen Ventilsitz 222 durch eine Feder 224 gepreßt wird. Wenn das äußere Hauptsystem abgeschaltet ist,

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steigt der Fluiddruck in den Leitungen 142 und 216 an und das Ventil 220 wird von dem Sitz 222 fortbewegt, so daß Fluid über das Umleitungsventil 214 zur Leitung 24 und dem äußeren Hilfssystem fließen kann. Dies bewirkt eine relativ wirksame Betätigung bei niedrigen Temperaturen der Pumpenanordnung 20 durch Kühlen des Fluids, bevor dieses in das Reservoir 28 zurückkehrt. Das Ventil 220 hat einen konischen Sitz 24, um einen im wesentlichen gleichbleibenden Entspannungsventildruck bei Änderung der Pumpengeschwindigkeit und des Fluidflusses zu schaffen.

Die Durchflußbeschränkung 184 und das Ventil 148 arbeiten zusammen, um den Fluidfluß sowohl zum äußeren Hauptsystem als auch zum äußeren Hilfssystem im wesentlichen über den gesamten Arbeitsbereich der Pumpe 20 konstant zu halten. Hierzu ist das Ventil 184 stromaufwärts zum Umleitungs- oder Entspannungsventil 214 angeordnet (s. Fig. 15 in Verbindung mit Fig. 13), so daß das durch die Leitung 216 und das Ventil 214 zum äußeren HilfsSystem fließende Fluid über die Düse 188 fließen muß, bevor es in die Leitung 216 eintritt. Infolgedessen arbeitet das Ventil 148 unabhängig davon, zu welchem äußeren System das Fluid zu beliebiger Zeit fließt, um die Durchflußmenge an oder unter der vorbestimmten maximalen Durchflußmenge zu halten.

Ein inneres Umleitungssystem 226 ist vorzugsweise im Gehäuse 38 vorgesehen (Fig. 14). Das innere Umleitungssystem kann verwendet werden, um Fluid direkt zum Reservoir über eine Leitung 228 umzuleiten, die im Gehäuse 38 ausgebildet ist und mit dem Umleitungs-

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oder Entspannungsventil 214 verbunden ist. Wenn das innere Umleitungssystem 226 verwendet wird, kann die äußere Leitung 24 unter Einsparung an Installationskosten und Zeit entbehrt werden. Natürlich wird das innere Umleitungssystem 226 nicht verwendet, wenn äußere Mittel zur Kühlung des Fluids notwendig sind.

Wie vorstehend erklärt, kann das Pumpensystem in Verbindung mit verschiedenen Arten von Antrieben und Maschinenkonstruktionen verwendet werden, sowie mit in beiden Richtungen antreibenden Antrieben. Um das Pumpensystem derart verwenden zu können, ist es notwendig, daß der Rotor 52 der Pumpenanordnung 20 in jeder Drehrichtung verwendbar ist. Um dies zu ermöglichen, sind die Endplatten 114 und 116 spiegelbildlich zueinander ausgebildet und haben ähnliche Einlaßteile 111 und 112, die mit den Eingangs leitungen 58 und 60 im wesentlichen in der gleichen Weiee zusammenarbeiten. Zusätzlich sind die Abgabeteile 128 und 130 der Endplatten 114 und 116 angepaßt, um mit den Einlaßteilen 90 und 92 der Abgabeleitung 62 im wesentlichen in der gleichen Weise f zusammenzuarbeiten.

Diese Ähnlichkeit der Konstruktion zwischen den Endplatten 114 und 116 ermöglicht es, die Endplatten, den Rotor 52 und den Nockenring 54 gegenüber dem Gehäuse 38 umzukehren. Infolgedessen kann die Pumpenanordnung 20 in einer ersten Weise montiert werden, wie in Fig. 16 gezeigt ist, wobei der Rotor 52 in Gegenuhrzeigerrichtung, gesehen vom hinteren Teil der Pumpenanordnung, angetrieben wird, oder in einer zweiten, in Fig. 17 wiedergegebenen Weise, wobei der Rotor 52 in Uhrzeigerrichtung ange-

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trieben werden kann. Ein Umkehren der Endplatten 114 und 116, des Rotors 52 und des Nockenringes 54 bewirkt, daß die Dichtung 144 an der Endplatte 114 sich von einer Stellung, in der die Dichtung in der in den Fig. 8 und 16 gezeigten Weise gegen das Gehäuse 38 stößt, in eine Stellung bewegt, in der die Dichtung gegen die Deckplatte 146 greift. In annihilier Weise wird die Platte 116, wenn die Pumpenanordnung vom Gegenuhrzeiger in Uhrzeigerantrieb abgeändert wird, aus einer Stellung benachbart der Abdeckplatte 146 (s. Pig. 4, 7 und 16) in eine Stellung benachbart dem Gehäuse 38 (s. Fig. 17) bewegt. Es sei bemerkt, daß eine Umkehr des Rotors 52 dnd des Nockenringes 54 die Zähne 72 des Rotors so anordnet, daß diese ständig vorwärts in Drehrichtung gleiten. So gleiten die Zähne 72 im wesentlichen im Gegenuhrzeigersinn (s. Fig. 13 und 16), wenn der Träger 66 in Gegenuhrzeigerrichtung angetrieben wird und im wesentlichen in Uhrzeigerrichtung (s. Fig. 17), wenn der Träger im Uhrzeigersinn angetrieben wird.

Wenn die Pumpenanordnung montiert ist, werden die Endplatten 114 und 116 und der Nockenring 54 gegen Drehung durch einen Sperrstift 240 gehalten (s. Fig. 16 und 17). Hierzu erstreckt sich der Stift 240 durch U-förmige Schlitze 244 und 246 im Außenteil der Endplatten 114 und 116 und einen U-förmigen Schlitz 250 in einem äußeren Teil des Nockenringes 54. Das vordere Endteil des Stiftes 240 greift in eine Öffnung 254 im Gehäuse 38 und das hintere Endteil des Stiftes 240 greift in einen Schlitz 256 in der Deckplatte 146, um die Endplatten 114 und 116 und den Nocken-

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ring 54 in vorbestimmter Beziehung gegenüber dem Gehäuse 38 und der Abdeckplatte festzuhalten. Die Abdeckplatte 146 ist wiederum durch einen Sperring 260 in Stellung gehalten (s. Pig. 5 und 8). Wenn die Pumpenanordnung 20 im Uhrzeigersinn antreibbar ist, wird die Stellung der Schlitze 244 und 246 aus der Stellung gemäß Fig. 16 in die Stellung gemäß Fig. 17 ugekehrt. Das vordere Endteil des Sperrstiftes 240 greift dann in eine Öffnung 264 im Gehäuse 38, während das hintere Endteil des Sperrstiftes in einen Schlitz 266 in der Deckplatte 146 greift. Obschon es vorgezogen wird, in der Pumpenanordnung 20 lediglich eine einzige Öffnung im Gehäuse 38 zur Aufnahme des vorderen Endteils des Sperrstiftes 240 und einen einzigen Schlitz in der Deckplatte 146 zur Aufnahme des hinteren Endteils des Sperrstiftes 240 vorzusehen, sei bemerkt, daß die Pumpenanordnung, falls gewünscht, mit zwei Sätzen von Öffnungen und Schlitzen hergestellt werden könnte, einem für einen Gegenuhrzeigerantrieb und einem weiteren für einen Uhrzeigerantrieb.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Pumpenanordnung 20 mit großer Kapazität arbeiten kann, so daß ein relativ großer Fluidfluß zu zugehörigen äußeren Systemen möglich ist, wenn die Pumpenanordnung mit relativ niedriger Geschwindigkeit angetrieben wtd. Die relativ große Kapazität der Pumpenanordnung 20 ergibt sich aus der Vorsehung großer Einlaßteile 111 und 112 in jeder der Endplatten 114 und 116, um Fluid leicht zu den Pumpenkammern 76 des Rotors 66 gelangen zu lassen. Dieser Fluidfluß wird durch die Eingangsleitungen 58 und 60 gefördert, welche sich im Quer-

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schnitt in Fließrichtung vergrößern, um die Geschwindigkeit zu verringern und den Druck an den Einlaßbereichen des Rotors 52 zu erhöhen. Zusätzlich verjüngen sich die Einlaßleitungen 96 und 98 einwärts in Richtung der Einlaßteile der zugehörigen Eingangsleitungen 58 und 60, um das Fluid zunehmend zu beschleunigen, wenn dieses in die Eingangsleitungen an den Hochgeschwindigkeits- und Niedrigdruckeinlaßteilen 102 und 104 desselben eintritt.

Der Fluiddruck am Rotor 52 und den Endplatten 114 und 116 wird durch Aussetzung gleicher Bereiche des Rotors und der Endplatten gegenüber dem Druck des Einlaßfluids und durch Aussetzung gleicher Bereiche des Rotors und der Endplatten gegenüber dem Druck des Abgabefluids ausgeglichen. Die Dichtungen 144 an den Endplatten 114 und 116 verhindern Leckagen eines relativ hohen Druck aufweisenden Abgabefluids von den Abgabeteilen 128 und I30 der Endplatten zu den Einlaßteilen 111 und 112 derselben.

Die Pumpenanordnung 20 richtet Fluid zu einem äußeren Hauptsystem, z. B. einer kraftangetriebenen Lenkeinheit, über eine Leitung Wenn jedoch das äußere Hauptsystem abgeschaltet wird, wird ein Umleitungsventil 214 betätigt, um Fluid zu einem äußeren Hi]fssystem zu leiten, z. B. einem Fluidkühler, und zwar über die Leitung 24. Der Fluidflufi» zu diesen äußeren Systemen wird in einer vorbestimmten Menge oder unterhalb derselben durch Zusammenarbeiten der Ventile 184 und 148 aufrechterhalten. Um die Betriebstemperaturen so gering wie möglich 7.14 halten und einen Abgabedruck vorzusehen, d-!- ;-;bn:na;üt.. wenn die Durchf lufömenge an-

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steigt, weisen die Beschränkungsmittel 184 eine konvergierenddivergierende Düse 188 auf mit einem Mündungsteil 192, das mit einer Druckabzapfung verbunden ist, die durch Leitungen 200 und 202 im Gehäuse 38 gebildet ist. Der Druck im Mündungsteil 192 wird durch die Druckabzapfung zu einer Seite des Ventils 148 übertragen, während die gegenüberliegende Seite des Ventils dem Druck des Abgabefluids ausgesetzt ist, bevor dieses in die Düse 188 eintritt. Wenn die Durchflußmenge durch die Düse I88 λ einen vorbestimmten maximalen Wert erreicht, ist der Druck in der Mündung 192 relativ niedrig, so daß der Druckunterschied am Ventil 148 ausreichend ist, um das Ventil in eine öffenstellung zu bringen und derart Abgabefluid zu den Einlaßleitungen 58 und 60 zu leiten.

Das Pumpensystem ist vielseitig und mit verschiedenen Antriebseinheiten verwendbar. Zu diesem Zweck ist das Reservoir 28 gegenüber der Pumpenanordnung drehbar, so daß die Pumpenanordnung in verschiedenen Stellungen gegenüber einer Antriebseinheit montiert werden kann. Die Vielseitigkeit des Reservoirs 28 ist weiter durch Anpassbarkeit der Pluidrückflußleitung 30 zur Verbindung an jeder Seite des Reservoirs erhöht. Zusätzlich kann die Pumpenanordnung 20 in beiden Drehrichtungen angetrieben werden in Abhängigkeit von der Orientierung des Rotors 52, des Nokkenringes 54 und der Enddaiten 114 und 116 am Gehäuse 38.

Patentansprüche :

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Claims

Patentansprüche :

Pumpenanordnung mit einem Gehäuse und einem Rotor in diesem zur Aufnahme von Fluid mit einem bestimmten Druck und Abgabe von Fluid mit einem höheren Druck, Eingangsmitteln zur Zufuhr des Fluids zum Rotor von einer Fluidquelle und Abgabemitteln zur Leitung des Fluids von Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsmittel eine Anzahl von Eingangsleitungen (58,60) im Gehäuse (38) zur Zufuhr von Fluid zu im wesentlichen radial gegenüberliegenden Teilen des Rotors (52) aufweisen, wobei jede der Eingangsleitungen ein Einlaßteil (102, 104) aufweist, das in Fluidverbindung mit der Fluidquelle (28) steht, sowie ein mit dem Einlaßteil verbundenes Zwischenteil (108, 110) Abmessungen aufweist, die wenigstens gleich der axialen Erstreckung des Rotors sind, wobei sich das Einlaßteil von einem Teil mit relativ schmalem Querschnitt, in das Fluid beim Eintritt in die Eingangsleitungen fließt, auf einen relativ großen Querschnitt, der im wesentlichen dem Querschnitt des Zwischenteils an der Verbindung zwischen Einlaß- und Zwischenteilen entspricht gegenüber dem Rotor axial erweitert, um derart eine Verringerung der Pluidgeschwindigkeit beim Fließen des Fluids durch das Einlaßteil und das Zwischenteil zu erreichen, und erste und zweite Auslaßteile (80-86) , die sich quer einwärts in die Nähe gegenüberliegender Enden des Rotors erstrecken, um Fluid in den Rotor an beiden Enden desselben eintreten zu lassen.

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2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßteil (102, 104) einer jeden Eingangsleitung (58,60) zwischen Abstand voneinander aufweisenden, sich durch gegenüberliegende Enden des Rotors (52) erstreckenden Ebenen angeordnet ist.
3. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßteil (102, 104) jeder Eingangsleitung (58,60) Bogenform aufweist und radial außerhalb des Rotors (52) angeordnet ist.
4. Pumpenanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßteile (80-86) jeder Eingangsleitung (58,60) sich im wesentlichen über gleiche Flächen auf gegenüberliegenden Enden des Rotors (52) erstrecken, um derart die auf die gegenüberliegenden Enden des Rotors durch das Pluid in den Eingangsleitungen ausgeübten Kräfte auszugleichen.
5. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen gleiche Flächen auf gegenüberliegenden Enden des Rotors(52) dem relativ hohen Abgabedruck des Fluids ausgesetzt sind, um derart die auf die gegenüberliegenden Enden des Rotors ausgeübten Druckkräfte auszugleichen.
6. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Einlaßleitungen (96,98) zur Verbindung der Fluidquelle (28) mit den Einlaßteilen (102, 104) der Eingangsleitungen (58,60), wobei sich jede Einlaßleitung in Richtung der zugehörigen Eingangsltitung verjüngt, um derart den

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Fluidfluß von der Fluidquelle beim Durchfluß durch die Einlaßleitung zur Eingangsleitung zu beschleunigen.
7. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidquelle ein Reservoir (28) aufweist, das auf dem Gehäuse (38) in jeder beliebigen von einer Anzahl von Stellungen gegenüber dem Gehäuse befestigbar ist.
8. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitungen (96,98) zwischen Abstand veneinander aufweisenden, sich durch gegenüberliegende Enden des Rotors (52) erstreckenden Ebenen angeordnet sind, und daß das Reservoir (28) den Rotor derart umgibt, daß die Einlaßleitungen mit dem Reservoir in allen Stellungen in Fluidverbindung sind, in denen das Reservoir gegenüber dem Gehäuse befestigbar ist.
9. Pumpenanordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Leitung (30) zur Zufuhr von Fluid zum Reservoir (28), die an jeder von einer Reihe von am Reservoir vorgesehenen Stellen (46,Ί8) mit dem Reservoir verbindbar ist.
10. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch Leitungen (170,172), die die Abgabemittel (62) mit den Eingangsleitungen (58,60) verbinden und durch ein Steuerventil (148), das auf die Menge des Fluids in den Abgabemitteln zur Steuerung des Fluidflusses durch die Verbindungeleitungen (170,172) anspricht.

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11. Pumpenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verbindungsleitungen (170,172) von den Einlaßteilen (102, 104) jeder Eingangsleitung (58,60) zu den Abgabemitteln (62) erstrecken, und daß das Steuerventil (148) zwischen den Einlaßteilen der Eingangsleitungen angeordnet ist.
12. Pumpenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabemittel (62) ein Umleitungsventil (214) zur Leitung des Pluidflusses zu einem vorbestimmten äußeren System in Ab- f hängigkeit von einem vorbestimmten Arbeitszustand der Pumpe aufweisen.
13· Pumpenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dfe Abgabemittel (62) erste Leitungen (22) aufweisen, die mit einem äußeren System verbindbar sind, sowie zweite Leitungen (24), die mit einem weiteren äußeren System verbindbar sind und das Umleitungsventil (214) von einem in einen anderen Zustand betätigbar ist, um einen Fluidfluß von dem einen äußeren System zu dem g anderen äußeren System in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Fluiddruck in den ersten Leitungen (22) zu leiten.
14. Pumpenanordnung nach Anspruch 13* gekennzeichnet durch eine Durchflußbeschränkung (184) zur Erzeugung eines Druckdifferentials in den Abgabemitteln (62) und eine Druckabzapfung (200,202) zur Verbindung des Fluiddruckes von der Durchflußbeschränkung zu einem Teil (l60) des Steuerventils (148), wobei ein anderes Teil (168) des Steuerventils dem Abgabedruck des Rotors (52) ausgesetzt ist und das Steuerventil in Abhängigkeit von einem vorbe-

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stimmten Druckdifferential zwischen dem Abgabedruck des Rotors und dem von der Druckabzapfung übertragenen Druck betätifebar ist, um den Pluidfluß von den Abgabemitteln über die Verbindungsleitungen (170, 172) zu den Eingangsleitungen (58,60) zu richten, um derart die Durchflußmenge zu mindestens einem der äußeren Systeme gleich oder geringer einer vorbestimmten Menge zu halten.
15· Pumpenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbeschränkung (184) und das Steuerventil (148) betätigbar sind, um den Pluidfluß zu dem einen äußeren System zu regulieren, wenn das Umleitungsventil (214) sich in dem einen Zustand befindet und um eine Durchflußmenge aufrechtzuerhalten, die gleich oder geringer ist als die vorbestimmte Durchflußmenge zu einem der äußeren Systeme, wenn das Umleitungsventil sich in dem anderen Zustand befindet.
16. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch erste und zweite, an gegenüberliegenden Enden des Rotors (52) befestigte Endplatten (114,116) zur mindestens teilweisen Bildung von Eingangsöffnungen (11(112), durch die Fluid von den Auslaßteilen (80-86) der Eingangsleitungen (58,60) in die gegenüberliegenden Enden des Rotors fließt und durch Mittel (240) zur Festhaltung der Endplatten gegenüber dem Gehäuse (38) gegen eine Drehung gemeinsam mit dem Rotor, wobei die Endplatten und der Rotor in einer ersten Orientierung gegenüber dem Gehäuse anbringbar sind, wenn der Rotor in einer Richtung dreht und die Endplatten und der Rotor in einer zweiten Orientierung gegenüber dem Gehäuse anzubringen sind, wenn der Rotor in entgegengesetzter Richtung dreht.

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17. Pumpenanordnung nach Anspruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Umleitungsventil (214) das Fluid von einem äußeren Hauptsystem zu einem äußeren Hilfssystem in Abhängigkeit von einem ersten FMddruck in den Abgabemitteln (62) umleitet, und daß das Steuerventil (148) das Fluid von den Abgabemitteln (62) über die Verbindungsleitungen (170,172) zu den Eingangsleitungen (58,60) in Abhängigkeit von einem zweiten Fluiddruck in den Abgabemitteln zur Regulierung des Fluidflusses in diesen leitet. ä
18. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine stromaufwärts des Umleitungsventils (214) gelegene Düse (188) zur Erzeugung des Druckdifferentials in den Abgabemitteln (62).
19. Pumpenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßteile der ersten und zweiten Endplatten (114,116) öffnungen (111, 112, 128, 130) aufweisen, durch die Fluid zu und vom Rotor (5?) fließt, welche in einer ersten Beziehung zu den Eingangs- (58,60) und Abgabemitteln (62) beim Drehen des Rotors

in einer Richtung anbringbar sind und in einer zweiten Beziehung , , gegenüber den Eingangs- und Abgabemitteln, wenn der Rotor in entgegengesetzter Richtung dreht.
20. Pumpenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Endplatten (114,116) Dichtungen (144) aufweisen, die eine Leckage zwischen den Eingangs- und Abgabeteilen der Endplatten verhindern.

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21. Pumpenanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen gleiche Bereiche der ersten und zweiten Endplatten (114,116) durch die zugeordneten Dichtungen (IM) umschlossen werden, so daß gleiche Bereiche an den ersten und zweiten Endplatten dem Fluid unter Eingangüruck und dem Fluid unter Abgabedruck ausgesetzt sind, um derart die auf die ersten und zweiten Endplatten durch das Fluid ausgeübten Druckkräfte im wesentlihhen auszugleichen.
22. Pumpenanordnung nach Anspruch 16 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stellung des Rotors (52) und der Endplatten (11*1,116) die erste Endplatte (114) gegen eine Wandung des Gehäuses (38) greift, wenn der Rotor in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, und daß in einer anderen Stellung des Rotors und der Endplatten die zweite Endplatte (II6) gegen diese Wandung des Gehäuses greift, wenn der Rotor im Uhrzeigersinn dreht.

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