Drehkolbenpumpe Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenpumpe mit radial verschiebbaren Kolben und mehreren auf dem Umfang verteilten Ein- und Auslassöffnungen.
Die erfindungsgemässe Drehkolbenpumpe ist ge kennzeichnet durch an der den Läufer umschliessen den Umfangswand im Bereich der aufeinanderfol genden Auslassöffnungen angeordnete Rampen, die den Rauminhalt der Flüssigkeitsförderzellen ver kleinern und so geformt sind, dass die eingesaugte Flüssigkeit aus den Auslassöffnungen in einem vor bestimmten Mengenverhältnis austritt.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hy draulischen Anlage mit einer ausgewuchteten Pumpe mit zwei Gruppen von Auslassöffnungen, Fig. 2 ein Längsschnitt durch die in Fig. 1 dar gestellte Pumpe nach Linie II-II der Fig. 3, Fig. 3 ein ähnlicher Längsschnitt nach Linie 111-III der Fig. 2, Fig.4 ein Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3;
Fig.5 und 6 sind Einzelschnitte durch eine Endkappe der Pumpe nach Linie V-V bzw. VI-VI der Fig. 4, Fig.7 ist eine schematische Darstellung der hydraulischen Anlage mit einer abgeänderten aus gewuchteten Pumpe mit drei gesonderten Gruppen von Auslassöffnungen, wobei die hydraulische Anlage mehrere getrennt arbeitende hydraulische Vorrich tungen enthält, und Fig.8 ist eine schematische Darstellung einer unausgewuchteten hydraulischen Pumpe.
Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte erste Aus führung der Pumpe 20 ist in eine hydraulische An lage 21 eingebaut, aus deren Vorratsbehälter 22 Flüssigkeit in der Leitung 23 zu den gegenüber stehend angeordneten Einlassöffnungen 24 der Pumpe angesaugt wird. Die Pumpe 20 (Fig. 2 und 3) hat einen Gehäuseabschnitt 25, eine Endkappe 26 und einen Nockenringabschnitt 27, die zu einem Ge häuse zusammengebaut sind, das die im Umriss kreisförmige Läuferkammer oder Rotorkammer 28 (Fig. 1) enthält. Die Gehäuseteile 25 und 26 haben parallele ebene Stirnwände 30 und 31.
Der ring förmige Nockenteil 27 bildet eine den Läufer um schliessende Umfangswand 32 für die Kammer. Diese Umfangswand wird auch mit Nockenbahn bezeich net.
Der Gehäuseteil 25 enthält mehrere Lager 33 für eine drehbare Welle 34, deren eines Ende in die Kammer 28 vorsteht und Keilnuten 35 zur Auf nahme eines runden Laufrades oder Rotors 36 hat. Der Rotor 36 hat mehrere im Abstand aufgestellte radiale Schlitze 37 für die verschiebbaren Dreh kolben 38. Bei der ersten Ausführung sind diese auch als Schaufeln bezeichnete Teile verhältnis mässig dick und haben an ihren Enden auf Abstand stehende Dichtungskanten 40, die an der Umfangs wand oder der Nockenbahn anliegen. Die Seiten wände der Drehkolben 38 haben ebenfalls auf Ab stand stehende Kanten, die an den Stirnwänden 30 und 31 anliegen. Durch das Anlegen der Schaufeln an die Wände entstehen die zur Förderung der Flüssigkeit dienenden Zellen 42.
Jede beliebige Vor richtung kann zum Drehen der Welle 34, die den Rotor 36 in Umlauf setzt, verwendet werden. Beim Umlauf des Rotors 36 gleiten die Schaufeln 38 an der Umfangswand entlang und werden nachgiebig federnd an diese Wand von den Schraubenfedern 43 gedrückt, die zwischen die Innenböden von Fassungen der Schaufeln 38 und des Rotors 36 eingesetzt sind.
Die Umfangswand 32 (Fig. 1) hat drei Grup pen von in einer konzentrisch zum Mittelpunkt der Kammer angeordneten Kreisbahn verlaufenden Abschnitten 44, 45 und 46. Die Abschnitte 44 stehen in einem grösseren Abstand von der Mitte der Kam mer als die andern Abschnitte, während die Ab schnitte 45 einen Mittelabstand zwischen den Ab schnitten 44 und 46 einnehmen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Pumpe wird die Leistung von- zwei getrennten Pumpen gewünscht. Diese Leistung wird dadurch erhalten, dass die Pumpe mit zwei Grup pen von Auslassöffnungen 47 und 48 ausgerüstet ist und die je in einer Kreisbahn verlaufenden Ab schnitte der Umfangswand durch Rampen 50, 51 und 52 miteinander verbunden sind.
Die Rampen 50 verbinden die Abschnitte 46 und 44; die Ram pen 51 verbinden die Abschnitte 44 und 45 und die Rampen 52 verbinden die Abschnitte 45 und 46. Die Rampen 50 sind mit den Einlassöffnungen 24 ausgerichtet. Die Rampen liegen schräg, so dass sich die Schaufeln während der Verschiebung von den Abschnitten 46 zu den Abschnitten 44 in den Schlitzen 37 nach aussen bewegen (Drehsinn in Pfeil richtung). Bei dieser Bewegung der Schaufeln und bei umlaufendem Rotor vergrössern sich die Zellen 42. Beim Auflaufen auf die Rampen 51 werden die Schaufeln um eine bestimmte Strecke in die Schlitze des Rotors hineingeschoben, so dass der Rauminhalt der Zellen um eine bestimmte Grösse verkleinert wird.
Da die Zellen während dieser Ver kleinerung mit der Auslassöffnung 47 - in Verbin dung stehen, wird eine in diesen Zellen enthaltene bestimmte Flüssigkeitsmenge durch diese Auslass- öffnungen 47 hindurch abgelassen. Beim Überqueren der Rampen 52 erfolgt ein ähnlicher Vorgang, das heisst der Rauminhalt der Zellen wird weiter ver kleinert, wobei die Grösse der Verkleinerung von dem Unterschied zwischen dem Abstand der Ab schnitte 45 und 46 von dem Mittelpunkt der Rotor kammer abhängt.
Da die Zellen während dieser Verkleinerung mit den Auslassöffnungen 48 in Ver bindung stehen, wird eine zusätzliche Flüssigkeits menge durch diese Auslassöffnungen entleert.
In der beschriebenen ausgewuchteten Pumpe sind die Ein- und Auslassöffnungen jeder Gruppe einan der gegenüberstehend, wobei die Auslassöffnungen 47, 48 durch Kanäle 53 und 54 miteinander ver bunden sind. Fig. 5 und 6 zeigen, dass die Kanäle 53 und 54 mit gesonderten Auslassöffnungen 55 und 56 in Verbindung stehen. In der in Fig. 1 dargestellten Anlage sind die gesonderten Auslässe mit den Leitungen 57 und 58 verbunden, wobei Kanal 53 mit den Auslassöffnungen 47 und Kanal 54 mit den Auslassöffnungen 48 verbunden ist.
Die Leitung 57 enthält ein Entlastungsventil oder Freigabeventil 60 beliebiger Bauart, während Leitung 58 ein Überdruckventil 61 ebenfalls be- liebiger Bauart enthält. Abströmleitungen verlaufen von dem Entlastungsventil und dem Überdruckventil zu dem Vorratsbehälter 22. Leitung 58 ist jen seits der Ventile mit Leitung 57 verbunden, so dass das von der Pumpe geförderte gesamte Flüssig keitsvolumen gewünschtenfalls verwendet werden kann, um eine einzige Vorrichtung anzutreiben.
Die dargestellte Anlage lässt sich verwenden, wenn eine hydraulische Vorrichtung zuerst verhältnismässig schnell bei geringem Druck und dann langsamer bei einem höheren Druck angetrieben werden soll. Beim Arbeitsbeginn der Vorrichtung wird die von der Pumpe geförderte gesamte Flüssigkeit zum Antrieb der Vorrichtung verwendet. Trifft die Vorrichtung auf einen Widerstand und erhöht sich der in der Zuführleitung 62 bestehende Druck, dann wird die ser Druck auf den Regelabschnitt des Freigabeven tils 60 übertragen, so dass dieses Ventil den durch die Auslassöffnungen 47 strömenden Mengenanteil der Pumpenförderung freigibt und zum Behälter 22 zurückleitet. Bei der Freigabe dieses Mengenanteils der Pumpe wird die zum Antrieb der Pumpe er forderliche Kraft anteilmässig herabgesetzt.
Wenn der erste Abschnitt der Pumpe freige geben oder entlastet wird, hat die in den Kanälen 53 und 57 befindliche Druckflüssigkeit einen Druck, der ungefähr gleich dem Aussenluftdruck ist. Dieser Druck ist auch in den Öffnungen 47 und infolge dessen in den mit diesen Öffnungen in Verbindung stehenden Zellen 42 vorhanden. Der in den Lei tungen 62, 58 und im Kanal 54 sowie in den mit diesen Teilen in Verbindung stehenden Öffnungen herrschende Druck wird durch die Einstellung des Überdruckventils 61 bestimmt. Wenn auch ver schiedene Abschnitte der Pumpe mit unter sich ab weichenden Drucken arbeiten, wird wenig oder keine nachteilige Wirkung auf die Schaufeln der Pumpe ausgeübt, da die Pumpe infolge der in Richtung des Durchmessers gegenüberliegenden Auf stellung der Öffnungen gleichen Druckes ausge wuchtet ist.
Es ist also mit diesem Aufbau eine Flüssig keitspumpe geschaffen, die einen einzigen Pumpen schaufelsatz enthält, der mehrere unabhängige Flüs sigkeitsströme von gleichem Druck oder von unter sich verschiedenen Drucken liefert. Diese Ströme können zusammengefasst werden, um eine einzige hydraulische Vorrichtung anzutreiben. Ein Strom oder mehrere Ströme können freigegeben werden, um die Arbeitsgeschwindigkeit zu vermindern, wenn der Druck der Arbeitsflüssigkeit zunimmt, wobei die Freigabe eines Abschnittes oder mehrerer Ab schnitte der Pumpe eine entsprechende Herabset zung des Kraftbedarfs zur Folge hat. Die einge saugte Flüssigkeit tritt aus den Auslassöffnungen in einem vorbestimmten Mengenverhältnis aus.
Es können auch mehr als zwei unabhängige Flüssigkeitsströme erhalten werden. Fig. 7 zeigt bei spielsweise eine Pumpe 63 mit drei Gruppen von Auslassöffnungen 64, 65 und 66. Die Pumpe ist ebenfalls ausgewuchtet. Die zugehörenden Auslass- öffnungen sind in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführung verbunden. Die Pumpe 63 hat ferner sich gegenüberstehende Einlassöffnungen 67. Die Schaufeln des Pumpenrotors 68 sind dünner als die Schaufeln der Ausführung nach Fig. 1.
Bei der Verwendung dünner Schaufeln kann Flüssigkeits druck den Innenenden der Schaufeln zugeführt wer den, um die Schaufeln nach aussen an die Umfangs wand der Kammer anzudrücken. Bei der Pumpe 63 werden Rampen verwendet, um den Rauminhalt der Zellen zu ändern, die von den Schaufeln und den von den Schaufeln berührten Wänden geformt werden. Die zwischen den Rampen liegenden Ab schnitte der Umfangswand verlaufen bei dieser Aus führungsform ebenfalls in einer Kreisbahn, wobei die Rampen mit den Öffnungen wie bei der ersten Ausführung ausgerichtet sind.
Die aus den zuge hörenden Auslassöffnungen abgelassene Flüssigkeits menge wird von dem Abstandsunterschied bestimmt, der zwischen der Umfangswand und dem Mittel punkt der Rotorkammer vorhanden ist.
Wie bereits erwähnt, sollen die in einer Kreis bahn verlaufenden Umfangswandabschnitte so auf gestellt werden, dass vorbestimmte Mengenanteile der gesamten Flüssigkeitsmenge aus ausgewählten Auslassöffnungen abgelassen werden. Wie bei der ersten Ausführung stehen zusammengehörende Öff nungen in Richtung des Durchmessers gegenüber, so dass die Pumpe ausgewuchtet ist. Diese zusam mengehörenden Öffnungen sind wie bei dem ersten Beispiel durch Kanäle verbunden. Fig. 7 zeigt, dass die gesondert abgeleiteten Flüssigkeitsmengen zum Antrieb selbständiger hydraulischer Vorrichtungen verwendet werden.
Die Auslassöffnungen 64, 65 und 66 (Fig.7) sind mit den Leitungen 70, 71 bzw. 72 verbunden. Jede Leitung enthält ein Um steuerventil 73 - als Vierwegventil dargestellt -, das den Flüssigkeitsstrom zu den und von den Antriebszylindern 74 regelt. Diese Antriebszylinder oder Arbeitszylinder stellen umkehrbare Flüssigkeits- motore dar, deren Arbeiten von den Ventilen 73 (leregelt wird. Ablassleitungen 75 führen von den Ventilen zu dem Behälter 76.
Eine Zuführleitung 77 führt auch von diesem Behälter 76 zu den Ein lassöffnungen 67 der Pumpe 63. Druckflüssigkeit wird den Innenenden der Schaufeln zugeführt, um die Schaufeln an die Umfangswand anzupressen. Die Zuführung dieser Druckflüssigkeit erfolgt in einer Leitung 78, die mit jeder Auslassleitung 70, 71 und 72 verbunden ist, wobei Rückschlagventile 80 zwischen der Leitung 78 und den Auslassleitun- gen eingebaut sind, so dass der von der Pumpe erzeugte höchste Druck über die Leitung 78 einer Ringnut 81 zugeführt wird,
die mit dem Innen ende der Schaufelführungen in Verbindung steht. Den Schlitzen oder Führungen wird auf diese Weise ständig Druck zugeführt, und zwar ohne Rück sicht auf die im Betrieb befindliche Leitung. Die Rückschlagventile 80 verhüten, dass eine Leitung mit einem Strömungsmittel höheren Druckes an die andern Leitungen angeschlossen wird. Wie in hydraulischen Anlagen üblich, sind die. Drucklei tungen 70, 71 und 72 mit überdruckventilen 79 ausgerüstet, die den in den zugehörenden Pumpen abschnitten entwickelten Druck begrenzen.
Die in Fig.8 dargestellte Pumpe 82 hat eine Rotorkammer in einem Gehäuse, das eine Einlass- öffnung 83 und Auslassöffnungen 84 bis 87 hat. Diese Öffnungen stehen in Umfangsrichtung mit Abstand um die Rotorkammer herum, wie bei den andern Ausführungen beschrieben: Jede Auslass- öffnung 84 bis 87 ist mit einer gesonderten Lei tung 90 bis 93 verbunden, um die Druckflüssigkeit, den Verwendungsstellen zuzuführen.
Die Umfangs wand zwischen den Öffnungen hat ebenfalls je in einer Kreisbahn verlaufende Abschnitte, die durch Rampen verbunden sind, so dass sich die Schaufeln stosslos von einem Abschnitt zum andern Abschnitt bewegen. Die Rampen ändern den Rauminhalt der von den Schaufeln und den Wänden gebildeten, zur Förderung der Flüssigkeit dienenden Zellen. Wie bei der Ausführung nach Fig. 7 werden dünne Schaufeln verwendet. Eine Leitung 94 leitet Druck flüssigkeit den Innenenden der Schaufeln zu, um die Schaufeln nach aussen zu drücken. Rückschlagven- tile 95 verhindern einen Rückfluss der Flüssigkeit aus der Leitung 94 zu einer der Leitungen 90 bis 93.
Der Hauptunterschied zwischen den in den Fig. 7 und 8 dargestellten Formen besteht darin, dass die Ausführung nach Fig. 8 nicht ausgewuchtet ist und eine einzige Einlassöffnung und mehrere unabhän gige einzelnstehende Auslassöffnungen hat. Auch hier bestimmt der Abstand der je in einer Kreis bahn verlaufenden Abschnitte der Umfangswand von der Mitte der Rotorkammer den Mengenanteil der Flüssigkeit, der durch die zugehörenden Aus lassöffnungen abgelassen wird. Bei allen Ausführun gen ist der in Umfangsrichtung gemessene Abstand benachbarter Öffnungen mindestens so gross wie der Abstand zwischen benachbarten Schaufeln.
Hier durch entsteht eine Abdichtung zwischen benach barten Zellen, und es wird ein Druckverlust verhütet. Bei der Ausführung nach Fig. 8 kann die von den einzelnen Anlässen abströmende Flüssigkeit vereinigt werden oder jeder Strom kann, wie bei den andern Ausführungen, unabhängig von den andern Strö men verwendet werden.