Axialkolbenpumpe mit variabler Fördermenge. Die Erfindung bezieht sich auf eine Axial kolbenpumpe mit variabler Fördermenge, bei der die Kolben durch eine Schiefscheibe kon stanter Neigung angetrieben sind und bei der eine axiale Verschiebung der Sehiefscheibe mitsamt den Kolben relativ zu an den Zylin dern vorgesehenen Steueröffnungen eine Än derung des für die Förderung wirksamen Kol benhubes wenigstens einiger Kolben und da; mit eine Änderung der Fördermenge ergibt. Solche Pumpen erlauben bei entsprechender Ausbildung, die Fördermenge von der durch die Abmessungen und die Drehzahl gegebe nen maximalen Menge bis auf Null zu ver ändern.
Wird der Antriebsmotor einer ent sprechenden Pumpe so bemessen, dass er bei etwa ?_f Maximal-Fördermenge zur Erzeugung eines Druckes von zum Beispiel 200 at aus- reicht-, so kann die Pumpe bei kleinem Gegen druck von zum Beispiel 2 at ohne weiteres die Maximal-Ölmellge fördern, wobei aber die Motorleistung, wie leicht ersichtlich, nicht. mehr voll ausgenützt ist.
Wird ein grösseres Verhältnis zwischen maximaler und minima ler Fördermenge gewünscht, so muss bei den bekannten Bauarten solcher Pumpen das Bau volumen der ganzen Pumpe vergrössert wer den, wobei dann wieder bei der maximalen Fördermenge weder die Motorleistung noch die Bauteile der Pumpe voll ausgenützt sind.
Vorliegende Erfindung erlaubt, diesem Übelstande bei entsprechender Ausbildung ab zuhelfen, und bestellt darin, dass der axiale Verstellweg der Schiefscheibe grösser als der maximale wirksame Kolbenhub wenigstens einer Gruppe von Kolben gemacht ist und dass die dieser Kolbengruppe zugeordnete Gruppe von Zylindern mit Steueröffnungen in solcher Lage versehen ist,
dass bei von der einen Ex tremlage aus um etwas mehr als den maxi malen wirksamen Kolbenhub dieser Kolben gruppe von den Zylindern weg verschobener Schiefscheibe und bei der innern Totpunkt.- lage der Kolben dieser Gruppe die Steueröff nungen von den Kolben mindestens teilweise geöffnet sind, so dass diese Kolben nicht mehr fördern, während die Kolben der übrigen Zy linder bei dieser Stellung der Schiefseheibe noch Flüssigkeit fördern.
Diese Anordnung hat bei entsprechender Ausbildun- zur Folge, da.ss mit Pumpen vom Bauvolumen der bekannten Bauart bei niedri gem Druck eine viel grössere Fördermenge er zielt werden kann, so dass das Verhältnis der Fördermenge beim llaximaldi-tick zu jener beim Minimaldruck gegenüber den bekannten Ausführungen von etwa. 1 : 3 bis 4 auf 1: 6 bis 8 oder noch mehr gesteigert werden kann. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt.
Fig-.1 eine Pumpe im Längsschnitt mit. horizontaler Achse, Fig. 2 eine Variante eines Teils der Pumpe mit vertikal angeordneter Achse, Fi-. 3 den Querschnitt durch die Zylinder der Pumpe nach der Linie III-III der Fig.1. Fig. 4 und 5 einen analogen Querschnitt durch die Zylinder zweier Varianten, Fig. 6 bis 8 eine schematische Darstellung der Anordnung der Steueröffnungen für ver schiedene Varianten in der Abwicklung.
Nach Fig. 1 ist in .dem; äussern Pumpen- gehäuse 1, das durch die beiden Deckel 2 und 3 abgeschlossen ist, ein inneres Gehäuse 4 und der Zylinderblock 5 befestigt. Der Zylinder block weist eine gerade Anzahl, zum Beispiel zwölf Zylinder, auf. Sechs Zylinder 7 sind mit grosser Bohrung und sechs Zylinder 7a mit kleiner Bohrung ausgeführt. Sie sind, wie es die Fig. 3 im Querschnitt erkennen lässt, regel mässig abwechselnd im Kreise uin die Achse der Antriebswelle 18 angeordnet.
In diesen Bohrungen, die zu der Antriebswelle 18 par allel verlaufen, arbeiten sechs grosse Kolben 8 und sechs kleine Kolben 8a. Die Kolben 8, 8a werden mittels der Federn 9 gegen die Schief scheibe 10 gedrückt und berühren dieselbe längs einer Mantellinie des kegelförmigen Kol benkopfes 11.
In die Zylinderbohrungen 7 bzw. 7a mün den seitliche Steueröffnungen 13 bzw. 13a, die diese Zylinder mit dem Raum la innerhalb des äussern Gehäuses 1 verbinden. # Dieser Raum, 1a ist bis zum Niveau 22 mit der zu fördernden Flüssigkeit gefüllt. Das rechte Ende der Zylinderbohriuigen wird gegen den Förderraum 28 durch die federbelasteten, als Rückschlagventile dienenden Kugeln 14 ge- schlesen gehalten.
Die Steueröffnungen 13a in den Zylindern 7a befinden sich in grösserer Entfernung von den Druckventilen 14 als die Öffnungen 13 in den Zylindern 7. Die Zylin der 7a sind mit je einem Saugventil 35 ver sehen, so dass Flüssigkeit aus dem Raum la durch die öffniuigen 36 in diese Zylinder ein treten kann. Die Öffnungen 13 sind so an geordnet, dass die Kolben bei einer Umdre hung des Mitnehmers 19 in einem bestimm ten Zeitpunkt die in Fig.1 gestriehelt an gegebene Stellung 38 einnehmen und dabei die Öffnungen 13 freigeben.
Die Schiefscheibe 10 ist mittels Kugel, lagern 16 und 17 an dem mit der Antriebs welle 18 drehfest, aber längsverschiebbar ver- bundenen Mitnehmer 19 in schiefer Stellung gegenüber der Antriebswelle 18 drehbar ge lagert. Die Antriebswelle 18 ist im innern Ge häuse 4 und im Zylinderblock 5 in den Kugel lagern 20 und 21 gelagert. Der Mitnehmer 19 liegt mittels Kugellager 23 an der im innern Gehäuse 4 drehbar gelagerten und mittels des daran vorgesehenen Gewindes 24 in Axial richtung verschiebbaren (verschraubbaren) Verstelltrommel 25 an.
Zur Verdrehung und damit axialen Verstellung der Trommel 25 ist an deren Umfang ein Zahnkranz 26 vorge sehen, in welchen .das im innern Gehäuse 4 drehbar gelagerte Schneckenrad 27 eingreift.
Die Pumpe arbeitet bei der in der Zeich nung gezeigten Stellung der Verstelltrommel 25 in der Weise, dass bei laufender Welle die grossen Kolben 8 durch die Öffnungen 13, die kleinen Kolben durch die Saugventile 35 an saugen und alle durch die Druckventile 14 in den Druckraum 28 fördern, der über die Lei tung 29 mit irgendeiner Arbeitsmaschine ver bunden sein kann. Dabei ist, der - wirksame Förderhub der grossen Kolben 8 maximal gleich der .Strecke s,, indem die Stirnflächen 12 der Kolben 8 beim Überlaufen der Steuer kanten 15 keine Flüssigkeit mehr in den Be hälter la zurücktreiben können; der Förder- hub der kleinen Kolben 8a aber ist gleich dem ganzen Kolbenhub s.
Wird die Verstelltrom- mel 25 nach links geschoben, so nimmt .der Förderhub der grossen Kolben 8 ab, jener .der kleinen Kolben 8ra bleibt stets gleich, da, letz tere durch die Saugventile 35 und nicht durch die Steuerschlitze 13a .ansaugen. Wird diese Verschiebung nur wenig grösser als, die Strecke s, die den maximalen wirksamen För- derhub :der grossen Kolben darstellt, gemacht, so geht die Förderung der grossen Kalben auf Null zurück, während die kleinen Kolben immer noch die gleiche Menge fördern wie bei der Stellung für maximale Förderung der grossen Kolben.
Erst eine noch weitere Ver schiebung der Verstelltrommel 25 nach links hat eine verminderte Förderung auch der klei nen Kolben 7a zur Folge, wenn diese in der äussern TotpLmktlage die Steuerschlitze 13a öffnen, so dass ein Teil der in die Zylinder eingesauäteii Flüssi-keit durch diese Schlitze in den Ölbehälter zuriiekbefördert wird.
Die Stellung der Steueröffnungen 13 und 13a entsprechend der Ausführung nach Fig. 1 und 3 ist deutlichkeitshalber noch in der in Fin.6 dargestellten Abwicklung eines durch alle Kolbenachsen gelegten zylindrischen Schnittes gezeigt. Die Staffelung dieser Öff nungen ist darin leicht zu erkennen.
Der Vorteil der beschriebenen Anordnung- besteht darin, dass für Pumpen, bei denen bei niedrigem Druck eine möglichst grosse, bei hohem Druck eine kleine.
Fördermenge ver- langt wird, bei niedrigem Druck durch die grossen Kolben zusammen mit den kleinen Kol ben eine sehr grosse Fördermenge erzielt wer den kann, während bei grossem Druck die gro ssen Kolben vollkommen ausgeselialtet -erden können, so dass sie die Schiefscheibe 10 und damit die Kugellager 16, 23 nicht mehr be lasten und diese somit nur dem Druck der kleinen Zylinder angepasst werden müssen.
Bei der Anordnung nach Fig.2 ist die Verstelltrommel 30 nicht. durch ein Gewinde gestützt, sondern durch eine Feder 31, die ihrerseits an dein am Gehäuse 4 befesti-ten Deckel 32 anliest. Bei zunehmendem Förder- druck wird durch den auf den Kolben lasten den Flüssiä-keitsdruck die Verstelltrommel 30 nach oben geschoben, so dass sich automatisch eine Verminderung der Fördermenge ergibt.
Statt regelmässig abwechselnd einen grossen und einen kleinen Zylinder, also zum Beispiel bei zwölf Zylindern sechs grosse und sechs kleine Zylinder regelmässig abwechselnd vor zusehen, können neun grosse ZZ-linder 7 und, nleielimässig im Kreis um die Achse der Welle 18 bz -. der Pumpe verteilt, nur drei kleine Zylinder 7a aiig,eordnet werden, wie die Fig. 4: zcinI;
in ähnlicher Weise können acht grosse und vier kleine Zylinder vorgesehen sein, zum Beispiel wie Fig. 5 zeigt.
In Fig.7 ist die Anordnung der Steuer öffnungen 13 der grossen Kolben 7 und jener der kleinen Kolben 7a für den Fall der An ordnung nach Fig.-1 für eine Gruppe von einem kleinen und drei grossen Kolben in der Abwicklung gezeigt..
Statt Kolben von zweierlei Grösse einzu bauen, können drei Gruppen von Kolben 7, 7a, 7g- finit, verschiedenen Durchmessern vor- gesehen sein und die Steueröffnungen 13, 13a, 13b gestaffelt angeordnet sein, wie die Fig. S in. der Abwicklung zeigt. Auch bei einer sol chen Anordnung nimmt die Fördermenge mit der Verschiebtin;- der Steuertrommel 25 nach links ab, und das Verhältnis zwischen grösster und kleinster Förderinen-e kann sehr gross gemacht werden.
Es können bei dieser Ausbil dung zum Beispiel bei einer 12-Zylinder- Pumpe 4 grosse, -1 mittlere und -1 kleine Kol ben vorgesehen sein.
Bei Anordnung nach Fig.l können auch clie grossen Zylinder 7 bei 37 mit einem Saug- ventil 35 in gleicher Anordnung wie bei den kleinen Zylindern 7a angegeben, ausgestattet sein.
Dies erlaubt, die Fördermenge der gro ssen Zylinder bei der äussersten Stellung- der Verstelltrommel gegen die Zylinder hin noch mrösser zu machen, da dann bei dieser Stellung durch die Steueröffnungen 13 keine Flüssig keit mehr in den Behälter zurückströmen kann, wenn die Öffnungen 13 etwas nach links versetzt werden.
Bei den kleinen Zylindern 7a. können die Steueröffnungen 13a weggelassen werden, wenn damit zu rechnen ist, dass .die bei hohem Druck geförderte Menge stets durch die Ar beitsmaschine konsumiert wird, oder wenn sie ohne Schaden durch ein auf diesen hohen Druck eingestelltes Sieherheitsventil abgelas sen werden kann.
Die Öffnungen 13a in den kleinen 7,ylin.- dern 7cc von Fi-. 1 können etwas weiter rechts angeordnet sein, so dass sie von den Kolben Sa schon geöffnet werden, bevor die Förderung der grossen Kolben 7 vollkommen. aufhört.
Es ist ferner klar, dal> die Stellung der Steueröffnungen von .der Stellung der Kol.- benendfläche 12 bei der einen Totpunktlage abhängt. Werden demnach die einen Kolben kürzer ausgeführt, so ist die Lage der Stener- öffnungen in den betreffenden Zylindern ent sprechend anders anzuordnen, das heisst bei kürzeren Kolben sind die Steueröffnungen weiter nach links zu versetzen.