DE19631956C2 - Zahnradpumpe mit einstellbarem Verdrängungsvolumen - Google Patents
Zahnradpumpe mit einstellbarem VerdrängungsvolumenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe mit
einstellbarem Verdrängungsvolumen, bei der von einer
koaxialen Bohrung des einen zweier in einem Gehäuse im
Außeneingriff miteinander kämmender Zahnräder radiale
Durchbrüche bis in die Zahnlücken durchgehen und in der
Bohrung ein Drehschieber mit wenigstens einem Steg, der
eine teilzylindrische Mantelfläche aufweist und eine
axiale Ausnehmung im Drehschieber begrenzt, drehfest
auf einer Welle gelagert ist, um die das eine Zahnrad
drehbar gelagert ist, wobei der Steg mit seiner Mantel
fläche abgedichtet an der Innenseite der Bohrung an
liegt und die Ausnehmung mit der Niederdruckseite der
Pumpe verbunden ist.
Bei einer bekannten Zahnradpumpe dieser Art (DE 23 39 872 A1)
ist es bei einer durch Verdrehung des Dreh
schiebers bewirkten Unterschreitung eines unteren nahe
bei Null liegenden Grenzwerts des Verdrängungsvolumens
der Pumpe nicht mehr möglich, einen Druck aufzubauen
oder aufrechtzuerhalten, da dann ein Kurzschluß direkt
zur Niederdruckseite vorliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnrad
pumpe der eingangs genannten Art anzugeben, bei der
sich ein niedrigeres Verdrängungsvolumen einstellen und
aufrechterhalten läßt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
in die Bohrung des einen Zahnrads ein gehäusefestes
Ventilsitzstück ragt, das eine teilzylindrische Außen
fläche, die gegen die Bohrung abgedichtet ist, und eine
seitliche axiale Ventilsitzfläche aufweist, die mit
einer axialen Seitenfläche des Stegs zusammenwirkt, und
daß der Drehwinkel des Drehschiebers in beiden Dreh
richtungen so begrenzt ist, daß in jeder Drehwinkellage
des Drehschiebers die Ausnehmung auf der Ausgangsseite
der Pumpe liegt.
Bei dieser Lösung bilden das Ventilverschlußstück und
der Drehschieber ein Ventil, dessen Öffnungsweite durch
die Weite eines Spalts zwischen der Ventilsitzfläche
und der axialen Seitenfläche des Stegs bestimmt ist. Im
geöffneten Zustand dieses Ventils bei einer Spaltweite,
die größer als die Breite der Durchbrüche zwischen den
Zahnlücken in Umfangsrichtung ist, ergibt sich für die
Dauer des Vorbeilaufs eines Durchbruchs am Spalt eine
direkte Verbindung (Kurzschluß) zwischen der Hochdruck-
und der Niederdruckseite, während der ein Rückstromim
puls auftritt. Die Maximalamplitude des Rückstromimpul
ses ist konstant, wenn die Spaltweite größer als die
Durchbruchweite in Umfangsrichtung ist. Sobald der
Durchbruch die Spaltweite durchlaufen hat, ist die Ver
bindung zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite wieder
unterbrochen, so daß die Zahnradpumpe ihr maximales
Verdrängungsvolumen aufweist. Diese Unterbrechung dau
ert so lange an, bis der nächste Durchbruch in den Be
reich des Spaltes eintritt. Der Rückstrom unterliegt
dabei einer Impulsdauermodulation und dementsprechend
auch das Verdrängungsvolumen der Pumpe, dessen Mittel
wert von der eingestellten Spaltweite abhängt. Der ma
ximale Rückstrom bzw. das kleinste Verdrängungsvolumen
der Pumpe hängt von der Größe der Weite der Durchbrüche
in Umfangsrichtung ab. Je größer diese Weite ist, um so
größer ist die Dauer der Rückstromimpulse im Verhältnis
zur Unterbrechungsdauer des Rückstroms. Entsprechend
der gewählten Öffnungsweite der Durchbrüche und der
maximalen Öffnungsweite des Spalts des Drehschieberven
tils läßt sich ein minimales mittleres Verdrängungsvo
lumen der Zahnradpumpe einstellen.
Vorzugsweise ist der Drehschieber manuell mittels der
Welle verstellbar. Das Verdrängungsvolumen kann daher
auf einfache Weise von Hand eingestellt werden.
Alternativ ist es aber auch möglich, den Drehschieber
durch Motorkraft zu verdrehen. Beispielsweise kann
hierfür ein hydraulischer oder elektrischer Motor, ins
besondere Schrittmotor, oder ein Elektromagnet verwen
det werden.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Drehschieber
eine sich in Umfangsrichtung erstreckende erste Kammer
aufweist, die durch einen gehäusefesten Kolben begrenzt
ist und einen Anschluß für die Zuführung eines Drucks
aufweist. Auf diese Weise läßt sich die Drehwinkellage
des Drehschiebers in Abhängigkeit von dem Druck einer
Druckquelle und damit das Verdrängungsvolumen der Zahn
radpumpe einstellen.
Vorzugsweise ist der Druck der durch einen an der Zahn
radpumpe angeschlossenen Verbraucher bewirkte Bela
stungsdruck, so daß das Verdrängungsvolumen der Zahn
radpumpe selbsttätig an den aktuellen Bedarf angepaßt
werden kann.
Zusätzlich kann der Kolben eine zweite sich in Umfangs
richtung erstreckende Kammer begrenzen, die mit der
Hochdruckseite verbunden ist. Auf diese Weise ist eine
Regelung des Verdrängungsvolumens in Abhängigkeit vom
Ausgangsdruck der Pumpe und dem Belastungsdruck mög
lich.
Sodann kann die Zahnradpumpe ausgangsseitig ein Rück
schlagventil aufweisen, das einen Rückfluß des auf der
Verbraucherseite herrschenden Drucks über das geöffnete
Drehschieberventil verhindert.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste
hend anhand einer schematischen Zeichnung eines bevor
zugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, die
eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe im Schnitt in Ver
bindung mit einem Verbraucher darstellt.
In einem Gehäuse 1 einer Zahnradpumpe sind zwei im Au
ßeneingriff miteinander kämmende Zahnräder 2 und 3
drehbar gelagert. Das Zahnrad 2 wird durch einen Motor
über eine Welle 5 angetrieben und dreht dabei das Zahn
rad 3 in Richtung des Drehrichtungspfeils 6 mit. Das
Zahnrad 3 hat eine koaxiale Bohrung 7, von der aus ra
diale Durchbrüche 8 bis in die Zahnlücken des Zahnrads
3 durchgehen. In der Bohrung 7 des Zahnrads 3 ist ein
Drehschieber 9 drehfest auf einer (nicht dargestellten)
Welle gelagert, um die das Zahnrad 3 drehbar gelagert
ist. Der Drehschieber 9 hat einen ersten Steg 12 und
einen zweiten Steg 13, die jeweils eine teilzylindri
sche Mantelfläche aufweisen und eine erste axiale Aus
nehmung 14 sowie eine zweite axiale Ausnehmung 15 im
Drehschieber 9 begrenzen. Der erste Steg 12 ist mit
seiner Mantelfläche gegen die Innenseite der Bohrung 7
abgedichtet, und die erste Ausnehmung 14 ist mit der
Niederdruckseite der Pumpe durch einen Kanal 16 oder
eine Leitung verbunden. In die Bohrung 7 des einen
Zahnrads 3 ragt ferner ein gehäusefestes Ventilsitz
stück 17, das eine teilzylindrische Außenfläche auf
weist, die gegen die Bohrung 7 abgedichtet ist. Ferner
hat das Ventilsitzstück 17 eine teilzylindrische Innen
fläche, die gegen die teilzylindrische Mantelfläche des
zweiten Stegs 13 abgedichtet ist, und eine seitliche
axiale Ventilsitzfläche 18, die mit einer ersten axia
len Seitenfläche 19 des ersten Stegs 12 als Drehschie
berventil zusammenwirkt. Der Drehwinkel des Drehschie
bers 9 ist in beiden Drehrichtungen durch das Ventil
sitzstück 17 - zum einen durch Anlage der Seitenfläche
19 des Drehschiebers 9 an der Ventilsitzfläche 18 des
Ventilsitzstücks 17 und zum anderen durch Anlage einer
der ersten Seitenfläche 19 etwa diametral gegen
überliegenden Seitenfläche 20 an einer weiteren axialen
Seitenfläche 21 des Ventilsitzstücks 17 - so begrenzt,
daß in jeder Drehwinkellage des Drehschiebers 9 die
erste Ausnehmung 14 auf der Ausgangsseite und die zwei
te Ausnehmung 15 auf der Eingangsseite des Gehäuses 1
der Pumpe liegt. Die Eingangs- oder Niederdruckseite
der Pumpe ist über einen Eingangsanschluß 22 mit einem
ein Fluid enthaltenden Behälter 23 und die Ausgangssei
te der Pumpe über eine Ausgangsleitung 24 und ein fe
derbelastetes Rückschlagventil 25 mit einem schematisch
darstellten Verbraucher 26, der z. B. einen Hydraulik
zylinder aufweist, verbunden. Das Rückschlagventil 25
öffnet zum Verbraucher 26.
Ferner hat der Drehschieber 9 eine sich in Umfangsrich
tung erstreckende erste Kammer 27, die auf ihrer einen
Seite durch einen gehäusefesten oder mit dem Ventil
sitzstück 17 einstückig ausgebildeten Kolben 28 be
grenzt ist und einen Anschluß 29 für die Zuführung ei
nes äußeren Drucks aufweist. Bei diesem Druck kann es
sich um den durch den an der Zahnradpumpe angeschlosse
nen Verbraucher 26 bewirkten Belastungsdruck LS (Load
sensing-Druck) handeln. Außerdem begrenzt der Kolben 28
eine zweite sich in Umfangsrichtung erstreckende Kammer
30 auf ihrer einen Seite. Die Kammer 30 ist über einen
Kanal 31 mit der Hochdruckseite bzw. der Ausgangslei
tung 24 der Pumpe hinter dem Rückschlagventil 25 ver
bunden. Die Kammer 27 enthält ferner eine Druckfeder
32, die sich in Umfangsrichtung am Ende der Kammer 27
und am Kolben 28 abstützt. Die Erstreckung der Kammern
27 und 30 in Umfangsrichtung ist jeweils gleich oder
größer als der maximale Drehwinkel des Drehschiebers 9.
Während des Betriebs fördert die Zahnradpumpe das im
Behälter 23 enthaltene Fluid über den Eingangsanschluß
22 in den jeweils durch das Gehäuse 1 geschlossenen
Zahnlücken der beiden Zahnräder 2 und 3 zur Ausgangs
seite und über die Ausgangsleitung 24 und das Rück
schlagventil 25 zum Verbraucher 26, wobei bei geöffne
tem Drehschieberventil ein Teil des verdrängten Volu
mens über den jeweils mit dem Spalt zwischen den Sei
tenflächen 18 und 19 fluchtenden Durchbruch 8, die Aus
nehmung 14 und den Kanal 16 zur Niederdruckseite zu
rückströmt. Die Rückstromstärke wird hierbei durch das
Verhältnis der Öffnungsweite der Durchbrüche 8 zur Öff
nungsweite bzw. Spaltweite des Drehschieberventils und
den Winkelabstand der Durchbrüche 8 im Verhältnis zur
Umfangsweite der Ausnehmung 14 bestimmt. Die Zeit vom
Erreichen der Seitenfläche 19 durch die Vorderkante
eines Durchbruchs 8 bis zum Erreichen der Ventilsitz
fläche 18 durch die Hinterkante desselben Durchbruchs 8
bestimmt die Öffnungsdauer des Drehschieberventils,
während die Zeit vom Erreichen der Ventilsitzfläche 18
durch die Hinterkante eines Durchbruchs 8 bis zum Er
reichen der Seitenfläche 19 durch die Vorderkante des
folgenden Durchbruchs 8 die Schließdauer des Drehschie
berventils bestimmt. Der Mittelwert des auf diese Weise
von der Hochdruckseite der Zahnradpumpe zur Nieder
druckseite pulsierend zurückströmenden Druckfluidstroms
bestimmt daher auch den Mittelwert des von der Zahnrad
pumpe zum Verbraucher 26 geförderten Druckfluidstroms,
der nur dann durch das Rückschlagventil 25 durchgelas
sen wird, wenn der Ausgangsdruck der Zahnradpumpe höher
als der durch die Feder des Rückschlagventils 25 und
den Verbraucher 26 bewirkte Gegendruck ist. Die Ein
stellung des Verdrängungsvolumens der Pumpe entspricht
daher einer Pulsdauermodulation, deren Modulationsgrad
von dem Drehwinkel des Drehschiebers 9 relativ zum Ven
tilsitzstück 17 bzw. der Öffnungsweite des Drehschie
berventils abhängt. Wenn die Flächen 18 und 19 anein
ander anliegen, ist das Drehschieberventil geschlossen,
so daß sich das maximale Verdrängungsvolumen der Zahn
radpumpe einstellt. Je weiter das Drehschieberventil
dagegen geöffnet wird, um so größer ist der Rückstrom
von der Hochdruck- zur Niederdruckseite und mithin um
so kleiner das Verdrängungsvolumen.
Die Verstellung des Drehschiebers 9 kann durch Verdre
hung der den Drehschieber 9 tragenden Welle, die aus
dem Gehäuse 1 abgedichtet herausgeführt ist, von Hand
oder durch Motorkraft bewirkt werden. Bei Verstellung
des Drehschiebers 9 von Hand oder mittels Motorkraft
können die Kammern 27 und 30, der Kolben 28 und die
Druckfeder 32 sowie die Kanäle 31 und 29 entfallen.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, auf die Verstel
lung der den Drehschieber 9 tragenden Welle von Hand
oder mittels Motorkraft zu verzichten und statt dessen
bei der dargestellten Ausbildung den Ausgangsdruck über
den Kanal 31 in die Kammer 30 und den Belastungsdruck
LS über den Anschluß 29 in die Kammer 27 zu leiten, um
die Verstellung des Drehschiebers 9 und damit die Ein
stellung des Verdrängungsvolumens der Zahnradpumpe au
tomatisch an den Bedarf des Verbrauchers 26 anzupassen.
Denn bei Erhöhung des Belastungsdrucks in der Kammer 27
wird sich der Drehschieber 9 relativ zum Ventilsitz
stück 17 so verdrehen, daß sich das Drehschieberventil
weiter schließt und mithin das Verdrängungsvolumen bzw.
der Ausgangsdruck der Zahnradpumpe erhöht. Der Aus
gangsdruck wirkt wiederum in der Kammer 30 der Drehung
des Drehschiebers 9 in Schließrichtung des Drehschie
berventils entgegen, bis sich ein Gleichgewichtszustand
der Drehwinkellage des Drehschiebers 9 entsprechend dem
geforderten Belastungsdruck einstellt.
Der Drehwinkel des Drehschiebers 9 ist in Öffnungsrich
tung des Drehschieberventils, d. h. bei einer Drehung
des Drehschiebers 9 im Uhrzeigersinn, durch den An
schlag der Seitenfläche 20 des Stegs 12 an der Seiten
fläche 21 des Ventilsitzstücks 17 und in Schließrich
tung durch den Anschlag der Seitenfläche 19 des Stegs
12 an der Ventilsitzfläche 18 des Ventilsitzstücks 17
begrenzt. Ferner bestimmt der Drehwinkelabstand der
Seitenfläche 19 des Stegs 12 von der etwa radialen Sei
tenfläche 33 des Stegs 13 und der maximale Drehwinkel
abstand der Seitenflächen 20 und 21 in Verbindung mit
der Öffnungsweite und dem Winkelabstand der Durchbrüche
8 den maximalen Durchfluß des Drehschieberventils von
der Hochdruck- zur Niederdruckseite der Zahnradpumpe.
Im vorliegenden Fall ist der maximale Winkelabstand
zwischen den Seitenflächen 20 und 21 kleiner als der
maximale Winkelabstand zwischen den Seitenflächen 18
und 19 und kleiner als der Winkelabstand der Durchbrü
che 8, so daß jeweils nur ein Durchbruch 8 den Schlitz
bzw. Spalt zwischen den Seitenflächen 18 und 19 bei
geöffnetem Drehschieberventil auf einmal überquert. Es
ist aber auch möglich, den maximalen Abstand zwischen
den Seitenflächen 20 und 21 so groß zu wählen, daß bei
Anlage der Seitenfläche 20 an der Seitenfläche 21 zwei
Durchbrüche 8 gleichzeitig den Öffnungsspalt zwischen
den Seitenflächen 18 und 19 überqueren. Gegebenenfalls
ist der maximale Rückstrom größer.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Dreh
schieber 9, wenn das Drehschieberventil, wie darge
stellt, geöffnet ist, in radialer Richtung nicht durch
einen nennenswerten Fluiddruck belastet, weil der Aus
gangsdruck entsprechend der Öffnungsweite des Dreh
schieberventils reduziert ist und nur die der Hoch
druckseite zugekehrten bzw. mit der Hochdruckseite in
Verbindung stehenden beiden Durchbrüche 8 den reduzier
ten Ausgangsdruck auf die in der Zeichnung obere Seite
des Drehschiebers 9 durchlassen und in den übrigen
Durchbrüchen 8 praktisch Niederdruck herrscht. Bei ge
schlossenem Drehschieberventil, d. h. wenn die Seiten
flächen 18 und 19 aneinander anliegen, ist der Aus
gangsdruck und mithin der über die beiden oberen Durch
brüche auf den Drehschieber 9 wirkende Druck zwar etwas
größer, jedoch wegen der relativ geringen Öffnungsweite
der Durchbrüche 8 weiterhin verhältnismäßig gering,
während über die anderen Durchbrüche 8 weiterhin Nie
derdruck auf den Drehschieber 9 ausgeübt wird. Der
Drehschieber 9 unterliegt daher nur einer verhältnis
mäßig geringen radialen Druckbelastung.
Ansonsten ist die Funktion der Zahnradpumpe auch ohne
den zweiten Steg 13 möglich, wobei dann die Seitenflä
chen 19 und 20 des ersten Stegs 12 ineinander überge
hen.
Claims (7)
1. Zahnradpumpe mit einstellbarem Verdrängungsvolumen,
bei der von einer koaxialen Bohrung (7) des einen
zweier in einem Gehäuse (1) im Außeneingriff mit
einander kämmender Zahnräder (2, 3) radiale Durch
brüche (8) bis in die Zahnlücken durchgehen und in
der Bohrung (7) ein Drehschieber (9) mit wenigstens
einem Steg (12), der eine teilzylindrische Mantel
fläche aufweist und eine axiale Ausnehmung (14) im
Drehschieber (9) begrenzt, drehfest auf einer Welle
gelagert ist, um die das eine Zahnrad (3) drehbar
gelagert ist, wobei der Steg (12) mit seiner Man
telfläche abgedichtet an der Innenseite der Bohrung
(7) anliegt und die Ausnehmung (14) mit der Nieder
druckseite der Pumpe verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Bohrung (7) des einen Zahnrads
(3) ein gehäusefestes Ventilsitzstück (17) ragt,
das eine teilzylindrische Außenfläche, die gegen
die Bohrung (7) abgedichtet ist, und eine seitliche
axiale Ventilsitzfläche (18) aufweist, die mit ei
ner axialen Seitenfläche (19) des Stegs (12) zusam
menwirkt, und daß der Drehwinkel des Drehschiebers
(9) in beiden Drehrichtungen so begrenzt ist, daß
in jeder Drehwinkellage des Drehschiebers (9) die
Ausnehmung (14) auf der Ausgangsseite der Pumpe
liegt.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Drehschieber (9) manuell mittels der
Welle verstellbar ist.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Drehschieber (9) durch Motorkraft ver
drehbar ist.
4. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Drehschieber (9) eine sich in
Umfangsrichtung erstreckende erste Kammer (27) auf
weist, die durch einen gehäusefesten Kolben (28)
begrenzt ist und einen Anschluß (29) für die Zufüh
rung eines Drucks aufweist.
5. Zahnradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Druck der durch einen an der Zahnrad
pumpe angeschlossenen Verbraucher (26) bewirkte
Belastungsdruck (LS) ist.
6. Zahnradpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß der Kolben (28) eine zweite sich in Um
fangsrichtung erstreckende Kammer (30) begrenzt,
die mit der Hochdruckseite verbunden ist.
7. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß sie ausgangsseitig ein
Rückschlagventil (25) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996131956 DE19631956C2 (de) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Zahnradpumpe mit einstellbarem Verdrängungsvolumen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996131956 DE19631956C2 (de) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Zahnradpumpe mit einstellbarem Verdrängungsvolumen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19631956A1 DE19631956A1 (de) | 1998-02-12 |
DE19631956C2 true DE19631956C2 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=7802078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996131956 Expired - Fee Related DE19631956C2 (de) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Zahnradpumpe mit einstellbarem Verdrängungsvolumen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19631956C2 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19729580C2 (de) * | 1997-07-10 | 1999-04-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
AT413140B (de) * | 2003-03-28 | 2005-11-15 | Tcg Unitech Ag | Zahnradpumpe |
AT413235B (de) * | 2003-10-09 | 2005-12-15 | Tcg Unitech Ag | Rotationskolbenpumpe, insbesondere zahnradpumpe |
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FR2119294A5 (de) * | 1970-12-24 | 1972-08-04 | Joyeux Jean Pierre | |
DE2339872A1 (de) * | 1973-08-07 | 1975-02-20 | Bosch Gmbh Robert | Regelbare zahnradmaschine |
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1996
- 1996-08-08 DE DE1996131956 patent/DE19631956C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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DE19631956A1 (de) | 1998-02-12 |
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