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Ventillose Kolbenpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine ventillose Kolbenpumpe mit einem umlaufenden Zylinderblock, in dessen radial angeordnetem, mit einem Steuerspiegel in Verbindung stehendem Zylinder ein doppelseitig wirkender Kolben gleitet, der quer zu seiner Hubrichtung mittels eines Gleitstückes durch ein ex-
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grunde, bei einer Pumpe dieser Art eine Konstruktion zu schaffen, bei welcher der Zylinderblockdurchmesser und damit auch die Fläche des Steuerspiegels möglichst klein gehalten werden kann, eine möglichst lange und daher sichere Kolbenquerführung erhalten wird und der Zylinderblock als einfaches und billig herzustellendes Maschinenelement ausgebildet ist.
Erfindungsgemäss geschieht das durch die Kombination der an sich bekannten Massnahmen, dass der mit einer diametralen kreisrunden Zylinderbohrung versehene scheibenförmige Zylinderblock einen axialen Durchbruch aufweist, dass durch den Durchbruch ein in den Kolben eingesetzter. das Gleitstück tragender Querbolzen hindurchtritt und dass das ebenfalls scheibenförmig ausgebildete Führungsglied seitlich dicht neben dem scheibenförmigen Zylinderblock angeordnet ist.
Es ist eine Pumpe bekannt, bei welcher mehrere parallel zueinander an einer Welle sitzende Kolben in einem umlaufenden Zylinderblock geführt sind und die Welle in einer senkrecht zu den Kolbenachse und exzentrisch zu dem Zylinderblock liegenden geraden Führung geführt ist. Bei dieser bekannten Pumpe ist ein relativ grosser und schwer herstellbarer Zylinderblock erforderlich. Auch ist dort nicht in den Kolben ein Querbolzen für ein Gleitstück der Führung eingesetzt. Das Gleitstück ist dort vielmehr an einer Welle angebracht, an der die relativ dünnen Kolben befestigt sind. Es entsteht dadurch ein schwer herstellbarer und auszurichtender Maschinenteil. Schliesslich weist die bekannte Pumpe auch kein scheibenförmiges Querführungsstück auf, das seitlich dicht neben dem scheibenförmigen Zylinderblock exzentrisch zu diesem umläuft.
Dort umgreift vielmehr ein mit einer Nut versehenes, U-förmiges Führungsstück, das an der die Kolben tragenden Welle sitzt, eine kurze Führungsleiste, die quer an der Antriebswelle befestigt ist. Es ist dabei sehr schwierig, eine sichere Führung zu gewährleisten und es ergeben sich ungünstige Kraftverhältnisse.
Es ist ferner eine Pumpe bekannt, bei welcher in der Ebene des Zylinderblockes ein Kreuzkopf zur Führung der Kolben und ein im Kreuzkopf quer zur Kolbenhubrichtung gleitender Stein angeordnet sind. Durch die Anordnung dieser Kolbenführungsglieder im Zylinderblock wird dessen Durchmesser erheblich vergrössert, so dass die Abdichtung des Steuerspiegels wegen der grösseren Umfangsfläche erheblich erschwert wird. Ausserdem entsteht durch die Unterbringung der Führungsglieder im Zylinderblock ein sehr komplizierter, aus drei Teilen herstellbarer Maschinenteil. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemässen Massnahmen vermieden.
Es ist weiterhin eine Pumpe bekannt, bei welcher in einem umlaufenden Gehäuseteil Kolben geführt sind, mit welchen durch radiale Schlitze des Gehäuses hindurch, Rollen verbunden sind, die von einer feststehenden Exzenterbahn geführt sind. Dabei handelt es sich aber nicht um eine Kreuzschleifenführung, also eine Pumpe, bei welcher der in einem umlaufenden Zylinderblock geführte Kolben quer zu seiner Hubrichtung mittels eines Gleitstückes durch ein exzentrisch zum Zylinderblock umlaufendes Führungsglied geführt ist.
Gegenüber einer reinen Exzenterpumpe der bekannten Art bietet eine Pumpe mit Kreuz- schleifenführung den Vorteil. dass keine Linienberührung zwischen einer Rolle und einer kreisförmigen Führungsbahn erfolgt, sondern dass die Führung durch eine Geradführung mit Flächenberührung erfolgt, sodass
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die Flächenbelastung und damit der Verschleiss insbesondere bei hohen Drücken geringer ist. Die erwähnte bekannte Pumpe weist ausserdem Kolben mit rechteckigem Querschnitt auf, die schwierig herzustellen und einzupassen sind.
Durch die erfindungsgemässe Konstruktion ergibt sich somit gegenüber den bekannten Pumpen eine Vereinfachung der Herstellung. Sowohl der Zylinderblock als auch das Führungsglied können als einfache scheibenförmige Körper leicht mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden. Ferner ist es möglich, kurze Kolben, mithin Zylinderblöcke von geringem Durchmesser zu verwenden. Ausserdem kann das Gleitstück in einer langen, nicht mehr auf den Kolbendurchmesser beschränkten Gleitbahn geführt werden. Diese Möglichkeiten sind besonders dann von Bedeutung, wenn mit der Pumpe hohe Drücke erzielt werden sollen, da die Abdichtung eines Zylinderblockes mit kleinerem Durchmesser erheblich weniger Schwierigkeiten macht, als die eines solchen mit grossem Durchmesser.
Die Abdichtung einer solchen Pumpe lässt sich in weiterer Ausbildung der Erfindung noch dadurch er- leichtern, dass in an sich bekannter Weise der Steuerspiegel in der Lagerschale des Pumpengehäuses angeordnet ist und im Zylinderblock in an sich bekannter Weise Verbindungskanäle vorgesehen sind, die einerseits im Zylinder, anderseits im Lagerzapfen des Zylinderblockes münden.
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steren Kolben angeordneter Kolben verbunden werden, der in einem zweiten umlaufenden Zylinderblock gleitet. Es entsteht auf diese Weise eine symmetrisch aufgebaute Pumpe, bei der das Auftreten von Kippkräften und-momenten vermieden wird.
Zweckmässigerweise wird das Gleitstück als ein rechtwinklig zu den beiden Kolben angeordneter dritter Kolben ausgebildet, der in einem exzentdsch einstellbaren umlaufenden Führungsstück gleitet.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die zwei Kolben nicht mit einem gemeinsamen Gleitstück verbunden sind, sondern je ein Gleitstück besitzen. Die beiden Gleitstücke können dann in rechtwinklig zueinanderliegenden exzentrisch zur Zylinderblockachse umlaufenden Führungen gleiten. Bei einer solchen Anordnung führen die beiden Kolben bei jeder Exzentrizität immer gegenläufige gleich grosse Hubbewegungen aus, so dass ein Ausgleich der dynamischen Unwuchtkräfte bei jeder Einstellung der Pumpe vorhanden ist. Ein solches Doppelpumpensystem lässt sich in der Weise verwirklichen, dass die beiden Kolben in je einem Zylinderblock geführt sind und die Gleitstücke in rechtwinklig jsueiaanderliegenden Führungen eines gemeinsamen exzentrisch zu den Zylinderblöcken umlaufenden Führungsteiles gleiten.
Eine andere konstruktive Lösung für ein solches Doppelpumpensystem ergibt sich, wenn die beiden Kolben in rechtwinklig zueinanderliegenden Zylindern eines gemeinsamen Zylinderblockes geführt sind, aus dem das Gleitstück des eines Kolbens nach der einen, und das Gleitstück des andern Kolbens, nach der andern Seite herausragt, so dass die Gleitstücke in beiderseits des Zylinderblockes exzentrisch umlaufenden Führungsteilen gleiten. In diesem Falle ist es zweckmässig, wenn die Zylinder des Zylinderblockes in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Kolben in ihrem mittleren Teil bis zu ihrer Mittelebene abgeflacht sind, so dass sie einander übergreifen.
Im folgenden sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 - 7 näher beschrieben.
Fig. 1 und 2 zeigen schematisch Schnitte durch eine einfache ventillose Kolbenpumpe, Fig. 3 zeigt
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Doppelpumpe mit symmetrischem Aufbau dar, Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Doppelpumpe mit gekreuzten Kolben, Fig. 6 und 7 stellen Schnitte durch eine andere Ausführung einer Doppelpumpe mit gekreuzten Kolben dar.
Im Pumpengehäuse 7 (Fig. 1 - 3) ist ein Zylinderblock 1, der einen radialen Zylinder 4'besitzt. drehbar gelagert. Im Zylinder 4'gleitet ein doppelseitig wirkender Kolben 4, mit dem ein Querbolzen 2 verstiftet ist. Der Querbolzen 2 ragt seitlich aus dem Zylinderblock 1, der einen entsprechenden Durchbruch besitzt, heraus und trägt an seinem Ende einen rechtwinklig zur Kolbenachse liegenden Gleitstein 5. Der Gleitstein 5 ist in einer Nut 5'einer Scheibe 3 geführt, die auf einem Lagerteil 6 gelagert ist.
Der Lagerteil 6 ist radial im Gehäuse 7 geführt, so dass das Lager der Scheibe 3 exzentrisch zum Lager des Zylinderblockes 1 eingestellt werden kann. Der Zylinder 4'steht mit den im Gehäuse 7 angebrachten Steuerspiegelkanälen 8, 9 in Verbindung, die ihrerseits nach dem Drucltanschlussstutzen 8'bzw. dem Sauganschlussstutzen 9'zu offen sind. Wird der Zylinderblock l angetrieben, so führt der Kolben 4 bei exzentrischer Einstellung der Scheibe 3 im Zylinder 4'einen Hub aus, der von der Exzentrizität der Lagerung der Scheibe 3 abhängt. Dieser Hub wird dadurch erzeugt, dass der Kolben einerseits im Zylinder 4'. anderseits in dazu rechtwinkliger Richtung durch den Gleitstein 5 und die Nut 5'geführt wird.
Bei einer solchen Kreuzschleifenführung wird der Kolben 4 bei einer 1800-Drehung des Zylinderblockes 1 vor
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einer Endlage in die andere geführt. Durch diese Hubbewegung des Kolbens 4 wird nach dem Kardanpumpenprinzip das Druckmittel kontinuierlich aus dem Stutzen 9'angesaugt und nach dem Druckanschlussstutzen 8. gefördert. Durch die ausserhalb des Zylinderblockes 1 liegende Querführung 5, 5' des Kolbens 4 ist es möglich, die Länge des Kolbens 4 und den Durchmesser des Zylinderblockes 1 möglichst klein zu halten und ausserdem eine lange und sichere Führung S* für den Gleitstein 5 vorzusehen.
In Fig. 3 ist im Prinzip die gleiche Anordnung gezeigt. Lediglich die Steuerspiegelkanäle 8,9 sind in die Lagerschale 7'des Gehäuses 7 verlegt worden. Durch Verbindungskanäle 11, 12 im Zylinderblock l, die im Lagerzapfen l'münden. wird die Verbindung zwischen dem Zylinder 4'und den Steuerspiegelkanälen 8,9 hergestellt. Diese Anordnung des Steuerspiegels 8, 9 erleichtert die Abdichtung, insbesondere bei hohen Drücken, erheblich.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Pumpengehäuse 21 eine Antriebswelle 22 gelagert, mit der ein mit einem Pumpenzylinder 23 versehener Zylinderblock 24 verbunden ist.
Neben dem Zylinderblock 24 ist im Gehäuse 21 ein exzentrisch zur Antriebswelle 22 einstellbarer Lagerring 25 angeordnet, in dem ein Führungsteil 26 gelagert ist. Die Einstellung des Lagerringes 25 erfolgt durch eine Stellschraube 27. Der Führungsteil 26 ist ebenfalls mit einer Zylinderbohrung 28 versehen.
Symmetrisch zum Zylinderblock 24 ist im Pumpengehäuse 21 ein weiterer Zylinderblock 24'mit einem Pumpenzylinder 23'angeordnet.
Zwei in den Pumpenzylinder 23. 23'geführte Pumpenkolben 29, 29' sind parallel zueinander an den Enden eines Verbindungsschaftes 30 angeordnet, der durch Öffnungen 31, 31* in die Zylinderblöcke 24, 24' reicht. Zwischen den Pumpenkolben 29. 29'trägt der Verbindungsschaft 30 einen dritten Kolben 32, dessen Achse rechtwinklig zu den Achsen der Kolben 29, 29'liegt. Der Kolben 32 ist in der Zylinderbohrung 28 des Führungsteiles 26 geführt. Der Verbindungssehaft 30 mit den drei Kolben 29, 29., 32 bildet den Kreuzführungsteil eines Kreuzführungsgetriebes, das in bekannter Weise beim Umlauf des Systems infolge der exzentrischen Lagerung des Führungsteiles 26 eine Exzenterbewegung ausführt.
Während der Kolben 32 in der Zylinderbohrung 28 lediglich zur Führung dient, wirken die Kolben
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den im Pumpengehäuse 21 angebrachten Steuerspiege1kanä1en 33, 34, die in nicht dargestellter Weise zu einem Druck- und Sauganschluss geführt sind. Man kann natürlich den Kolben 32 in Verbindung mit der Zylinderbohrung 28 zusätzlich als Pumpe ausbilden und einen Steuerspiegel und Übertragungskanäle im Lagerring 25 anbringen.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Pumpengehäuse 41 eine Antriebswelle 42 gelagert, die mit einem, einen Pumpenzylinder 43 enthaltenden, umlaufenden Zylinderblock 44 verbunden ist. In dem Pumpenzylinder 43 ist ein Kolben 45 geführt, der durch einen Zapfen 46 mit einer Führungsplatte 47 fest verbunden ist. Die Führungsplatte 47 ist mit einer rechtwinklig zur Kolbenachse verlaufenden Führungsnut 48 versehen. Der Kolben 45 und die Führungsplatte 47 bilden zusammen den Kreuzführungsteil eines Kreuzführungsgetriebes, dessen radial verstellbarer Führungsteil 49 einen in der Führungsnut 48 gleitenden Keil 50 trägt. Der Führungsteil 49 ist mittels eines Kugellagers 51 in einem Augenstück 52 gelagert. das exzentrisch zur Antriebswelle 42 im Pumpengehäuse 41 durch Spindelansätze 53, 53. gehalten wird.
Der Führungsteil49 besitzt auf der andern Seite eine rechtwinklig zum Keil 50 verlaufende Führungsnut 54, in der ein an einer zweiten Führungsplatte 47'sitzender Keil 55 gleitet. Die Führungsplatte 47'ist durch einen Bolzen 46'mit einem zweiten Kolben 45'verbunden. Der Kolben 45' gleitet in dem, Pumpenzylinder eines weiteren umlaufenden Zylinderblockes 44'. Die Pumpenzylinder 43
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desPumpengehäuses 41, von denen das eine Kanalpaar 56, 56' in nicht dargestellter Weise zu einem Druckanschluss und das andere Kanalpaar 57, 57' zu einem Sauganschluss geführt ist.
Beim Antrieb der Pumpe führen beide Kreuzführungsteile 45,47 und 45*, 47' infolge der exzentrischen Einstellung des gemeinsamen Führungsteiles 49 eine Exzenterbewegung aus, wobei die Kolben 45, 45' während jeder 180 -Drehung der Antriebswelle 42 von einer Endlage in die andere geführt werden und nach dem Kardanprinzip das Druckmittel in die Steuerspiegelkanäle 56, 56' fördern. Der Hub der Kolben 45, 45' lässt sich durch radiale Verstellung des Führungsteiles 49 gemeinsam verändern. Durch die zueinander rechtwinklige Anordnung der Kolbenführungen 48,50 und 54, 55 wird erreicht, dass sich die Kolben 45, 45'immer gegenläufig bewegen, so dass sich die durch die Kolbenbewegung auftretenden Unwuchtkräfte bei jeder Bewegungsphase kompensieren.
Bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Pumpengehäuse 70 ein zylindrisches Zwischengehäuse 71 exzentrisch einstellbar durch eine Stellschraube 72 geführt. Das Zwischengehäuse 71 ist mit Druck-und Sauganschlusskanälen 73, 73' (Steuerspiegel) versehen. Im Zwischenge-
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häuse 71 ist auf Kugellagern 74, 74' ein Zylinderblock 75 gelagert. der zwei in gleicher Ebene liegende sich rechtwinklig kreuzende Zylinderbohrungen 76, 76' besitzt. In den Zylinderbohrungen 76, 76' gleitet je ein Kolben 77, 77', der im mittleren Teil bis zu seiner Mittelebene ausgespart ist. Infolgedessen können die Kolben 77, 77' in gekreuzter Lage derart ineinandergefügt werden, dass die Kolbenachse in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Mit jedem der Kolben 77, 77' ist eine rechtwinklig zur Kolbenachse verlaufende Führungsleiste 78, 78'verbunden. Jede der Führungsleisten 78, 78'gleitet in einer genuteten im Gehäuse 70 gelagerten Führungsplatte 79, 79', von denen die letztere 79'mit einer Antriebswelle 80 verbunden ist. Es ist leicht einzusehen, dass bei einem Antrieb des Systems die beiden Kreuzführungsteile 77. 78 und 77', 78' infolge der exzentrischen Lagerung des Zylinderblocks 75 Exzenterbewegungen ausführen, so dass die Kolben 77, 77'nach dem Kardanpumpenprinzip Druckmittel aus dem Steuerspiegelkanal 73'in den Druckanschlusskanal 73 fördern.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Ventillose Kolbenpumpe mit einem umlaufenden Zylinderblock, in dessen radial angeordnetem, mit einem Steuerspiegel in Verbindung stehendem Zylinder ein doppelseitig wirkender Kolben gleitet, der quer zu seiner Hubrichtung mittels eines Gleitstückes durch ein exzentrisch zum Zylinderblock umlaufendes Führungsglied geführt ist, gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Massnahmen, dass der mit einer diametralen kreisrunden Zylinderbohrung versehene scheibenförmige Zylinderblock einen axialen Durchbruch aufweist, dass durch den Durchbruch ein in den Kolben eingesetzter, das Gleitstück tragender Querbolzen hindurchtritt und dass das ebenfalls scheibenförmig ausgebildete Füh- rungsglied seitlich dicht neben dem scheibenförmigen Zylinderblock angeordnet ist.