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Dokumentenidentifikation DE3934731A1 26.04.1990
Titel Einrichtung zur Verhinderung von Kavitation in einer Flüssigkeitsverdrängerpumpe
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Zippel, Christof, 7777 Salem, DE
DE-Anmeldedatum 18.10.1989
DE-Aktenzeichen 3934731
Offenlegungstag 26.04.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.1990
IPC-Hauptklasse F04B 11/00
Zusammenfassung Bei einer Flüssigkeitsverdrängerpumpe (1) wird Kavitation in der Saugleitung (3) dadurch verhindert, daß der Saugleitung (3) über ein Ventil (11) ein Flüssigkeitsstrom aus der Druckleitung (4) zugeführt wird. Das Ventil (11) wird in Richtung auf seine Neutralstellung, in der der Durchströmquerschnitt einer zwischen der Druckleitung (4) und der Saugleitung (3) angeordneten Verbindungsleitung (6, 7) abgesperrt ist, durch eine Feder (12) beaufschlagt. Überschreitet der Saugunterdruck, der durch die Differenz zwischen dem Druck in der Saugleitung (3) und dem Umgebungsdruck definiert ist, einen bestimmten Wert, bei dem Kavitation auftreten würde, so wird der Durchströmquerschnitt in dem Ventil (11) geöffnet. Der dadurch über die Verbindungsleitung (6, 7) von der Druckleitung (4) in die Saugleitung (3) fließende Flüssigkeitsstrom bewirkt eine Aufladung der Saugseite, den Abbau des Saugunterdruckes auf einen vorgegebenen Grenzwert und somit die Vermeidung von Kavitation.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese Einrichtung weist in einer Flüssigkeitsverdrängerpumpe (im folgenden kurz "Pumpe" genannt) zwischen einer Druckleitung und einer Saugleitung der Pumpe eine Verbindungsleitung auf, deren Durchströmquerschnitt durch ein Ventil verändert wird, dessen Ventilkolben durch eine Feder in Schließrichtung beaufschlagt ist.

Eine derartige Einrichtung ist bekannt aus der US-PS 28 80 674. Bei dieser Einrichtung soll Kavitation und damit übermäßiger Lärm und Verschleiß dadurch verhindert werden, daß ein überschüssig geförderter Flüssigkeitsstrom über ein Strombegrenzungsventil in die Saugleitung der Pumpe eingespritzt wird. Das Stromregelventil wird durch Drücke, die vor und hinter einer Drosselstelle in der Druckleitung herrschen, gesteuert. Aus der US-PS 28 80 674 ist es bekannt, den Druck in der Saugzone der Pumpe und damit auch in der Saugleitung durch eine derartige Aufladung zu erhöhen. Bei hohen Drehzahlen, deren Werte temperaturabhängig sind, und/oder hoher Viskosität der Flüssigkeit reicht diese Aufladung nicht aus, um Kavitation mit Sicherheit zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand Kavitation in einer Pumpe zuverlässig verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Einrichtung gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Die Lösung der Aufgabe besteht vor allem darin, daß das Ventil durch den Saugunterdruck gesteuert wird, der durch die Differenz zwischen dem Druck in der Saugleitung und dem Umgebungsdruck definiert ist. Der Saugunterdruck beaufschlagt den Ventilkolben in Öffnungsrichtung. Überschreitet der Saugunterdruck einen bestimmten Grenzwert, oberhalb dessen Kavitation auftritt, so wird das Ventil geöffnet und ein Regelstrom aus der Druckleitung der Saugleitung der Pumpe zu deren Aufladung zugeführt. Der Saugunterdruck wird dadurch auf einfache Weise begrenzt, da seine Größe direkt zur Steuerung des Ventils benutzt wird.

Da die absoluten Werte der Druckunterschiede zwischen dem Druck in der Saugleitung und dem üblicherweise atmosphärischen Umgebungsdruck nur sehr klein sind, ist es zweckmäßig, den Schließkörper des Ventils mit einem großen wirksamen Durchmesser auszubilden, wie dies in den Unteransprüchen angegeben ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Ventils.

Eine Pumpe 1 fördert Flüssigkeit aus einem Behälter 2 über eine Saugleitung 3 in eine Druckleitung 4, die an einen druckabhängigen Verbraucher 5 angeschlossen ist.

Eine Verbindungsleitung 6, 7 führt von einer Anschlußstelle 8 der Druckleitung 4 zu einer Anschlußstelle 10 der Saugleitung 3. In der Verbindungsleitung 6, 7 ist ein Ventil 11 angeordnet, das als Druckwaage ausgebildet ist und den Durchströmquerschnitt der Verbindungsleitung 6, 7 steuert. Das Ventil 11 ist durch eine Feder 12 in Schließrichtung, d. h. in Richtung auf eine Verkleinerung des Durchströmquerschnittes der Verbindungsleitung 6, 7, beaufschlagt. Auf das Ventil 11 wirkt in Öffnungsrichtung, d. h. in Richtung auf eine Vergrößerung des Durchströmquerschnittes, der Saugunterdruck, der als Differenz zwischen dem Druck in der Saugleitung 3 und dem Umgebungsdruck definiert ist. Der Druck in der Saugleitung 3 wird über eine Steuerleitung 13, die an einer Anschlußstelle 14 an die Saugleitung 3 angeschlossen ist, dem Ventil 11 zugeführt. Der Umgebungsdruck wird dem Ventil 11 beispielsweise durch eine Steuerleitung 15 zugeführt. Die Steuerleitung 15 mündet zweckmäßigerweise in den Behälter 2.

Das in Fig. 2 dargestellte Ventil 11 enthält in einem Ventilgehäuse 16 einen Schließkörper, der vorzugsweise als Ventilkolben 17 ausgebildet ist. Der Ventilkolben 17 wird durch die Feder 12 in Richtung auf seine linke Neutralstellung beaufschlagt, in der der Durchströmquerschnitt der Verbindungsleitung 6, 7 verschlossen ist. Mit dem Ventilkolben 17 wirkt eine Membran 18 zusammen, die zwischen dem Ventilgehäuse 16 und einem Gehäusedeckel 20 eingespannt ist. Der wirksame Durchmesser der Membran 18 ist größer als der Durchmesser des Ventilkolbens 17. Die Membran 18 wird in gleicher Weise beaufschlagt wie der Ventilkolben 17. Dies bedeutet, daß die Feder 12 über den Ventilkolben 17, auch auf die Membran 18 wirkt. Ebenso wirkt der Druck aus der Saugleitung 3 über die Steuerleitung 13 sowohl auf die in Fig. 2 rechte Stirnfläche des Ventilkolbens 17 als auch auf die rechte Fläche der Membran 18. Dies ist beispielsweise möglich durch eine Zentralbohrung 21 und Quernuten 22, die in dem Ventilkolben 17 angeordnet sind. Auf die linke Seite der Membran 18 wirkt der Umgebungsdruck über die Steuerleitung 15.

Mit gleicher Wirkung kann die Membran 18 durch einen nicht dargestellten Ventilkolbenbund ersetzt werden, der mit dem Ventilkolben 17 fest verbunden ist.

Das Ventil 11 kann in gleicher Weise - wie dargestellt - als Kolbenventil oder aber als Sitzventil ausgeführt sein.

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben:

Die Pumpe 1 saugt Flüssigkeit über die Saugleitung 3 aus dem Behälter 2 an. Der Druck in der Saugleitung 3 wird über die Steuerleitung 13 dem Ventil 11 zugeführt. Steigt der Saugunterdruck, beispielsweise bei niedriger Temperatur oder bei hoher Pumpendrehzahl, über einen bestimmten Wert, bei dem Kavitation auftritt, so erhöht sich die über dem Ventil 11 anstehende Differenz aus dem Umgebungsdruck in der Steuerleitung 15 und dem Druck in der Steuerleitung 13 so weit, daß der Ventilkolben 17 gegen die Kraft der Feder 12 in Richtung auf eine Öffnung des Durchströmquerschnittes der Verbindungsleitung 6, 7 bewegt wird. Nach dem Öffnen des Durchströmquerschnittes der Verbindungsleitung 6, 7 strömt ein Flüssigkeitsstrom, der unter dem in der Druckleitung 4 herrschenden Druck steht, in Richtung auf die Anschlußstelle 10 an der Saugleitung 3.

Der aus der Verbindungsleitung 6, 7 zuströmende Flüssigkeitsstrom wird in die Saugleitung 3 nach dem Injektorprinzip eingeleitet und bewirkt eine Absenkung des Saugunterdruckes. Damit wird erreicht, daß der Saugunterdruck einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet.

Bezugszeichenliste

1 Pumpe

2 Behälter

3 Saugleitung

4 Druckleitung

5 Verbraucher

6, 7 Verbindungsleitung

8 Anschlußstelle

9 -

10 Anschlußstelle

11 Ventil

12 Feder

13 Steuerleitung

14 Anschlußstelle

15 Steuerleitung

16 Ventilgehäuse

17 Ventilkolben

18 Membran

19 -

20 Gehäusedeckel

21 Längsbohrung

22 Quernut


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung zur Verhinderung von Kavitation in einer Flüssigkeitsverdrängerpumpe (1) mit einer zwischen einer Druckleitung (4) und einer Saugleitung (3) bestehenden Verbindungsleitung (6, 7), mit einem einen Durchströmquerschnitt in der Verbindungsleitung (6, 7) verändernden Ventil (11), dessen Schließkörper durch eine Feder (12) in Schließrichtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper in Öffnungsrichtung von dem Saugunterdruck (Differenz zwischen dem Druck in der Saugleitung (3) und einem Umgebungsdruck) beaufschlagt ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper ein Ventilkolben (17) ist, mit dem ein Ventilelement zusammenwirkt, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Ventilkolbens (17) und das in gleicher Weise wie der Ventilkolben (17) von dem Saugunterdruck beaufschlagt ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement eine in dem Ventilgehäuse (16) eingespannte Membran (18) ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement ein mit dem Ventilkolben (17) verbundener Ventilkolbenbund ist.






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