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.
Axial piston pump with variable delivery rate. The invention relates to an axial piston pump with a variable flow rate, in which the pistons are driven by a swash plate constant inclination and in which an axial displacement of the optical disc together with the piston relative to the control openings provided on the Zylin countries a change in the promotion effective Kol benhubes at least some pistons and there; with results in a change in the delivery rate. Such pumps allow with appropriate training, the flow rate of the given by the dimensions and the speed nen maximum amount to change to zero ver.
If the drive motor of a corresponding pump is dimensioned in such a way that it is sufficient to generate a pressure of, for example, 200 at at approximately? _F maximum delivery rate, the pump can easily reach the maximum with a small counter pressure of, for example, 2 at - Promote oil leakage, but the engine power, as can be seen, not. is more fully utilized.
If a larger ratio between maximum and minimum flow rate is desired, the construction volume of the entire pump must be increased in the known types of such pumps, with neither the engine power nor the components of the pump being fully utilized at the maximum flow rate.
The present invention makes it possible to remedy this inconvenience with appropriate training, and orders that the axial displacement of the swash plate is made greater than the maximum effective piston stroke of at least one group of pistons and that the group of cylinders assigned to this piston group is provided with control openings in such a position is
that with the swash plate being displaced away from the cylinders by slightly more than the maximum effective piston stroke of this piston group from one extreme position and with the pistons of this group in the inner dead center position, the control openings of the pistons are at least partially open that these pistons no longer deliver, while the pistons of the other Zy cylinder still deliver liquid in this position of the inclined plate.
With appropriate training, this arrangement has the consequence that a much larger delivery rate can be achieved with pumps of the construction volume of the known design at low pressure, so that the ratio of the delivery rate at the maximum pressure to that at the minimum pressure compared to the known Executions of about. 1: 3 to 4 can be increased to 1: 6 to 8 or even more. In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely shows.
Fig. 1 shows a pump in longitudinal section. horizontal axis, FIG. 2 shows a variant of a part of the pump with a vertically arranged axis, FIG. 3 shows the cross section through the cylinder of the pump along the line III-III in FIG. 4 and 5 show an analogous cross section through the cylinder of two variants, FIGS. 6 to 8 show a schematic representation of the arrangement of the control openings for different variants in the processing.
According to Fig. 1 is in .dem; an inner housing 4 and the cylinder block 5 are attached to the outer pump housing 1, which is closed off by the two covers 2 and 3. The cylinder block has an even number, for example twelve cylinders. Six cylinders 7 are designed with a large bore and six cylinders 7a with a small bore. As can be seen in cross section in FIG. 3, they are regularly arranged alternately in a circle and in the axis of the drive shaft 18.
In these bores, which run par allel to the drive shaft 18, work six large pistons 8 and six small pistons 8a. The pistons 8, 8a are pressed against the swash plate 10 by means of the springs 9 and touch the same along a surface line of the conical piston head 11.
In the cylinder bores 7 and 7a mün the lateral control openings 13 and 13a, which connect these cylinders to the space la within the outer housing 1. # This space, 1a is filled up to level 22 with the liquid to be conveyed. The right end of the cylinder bores is held closed against the delivery space 28 by the spring-loaded balls 14 serving as check valves.
The control openings 13a in the cylinders 7a are located at a greater distance from the pressure valves 14 than the openings 13 in the cylinders 7. The cylinders 7a are each provided with a suction valve 35, so that liquid from the space la through the opening 36 in this cylinder can enter. The openings 13 are arranged in such a way that the pistons, when the driver 19 rotates, occupy the streaked position 38 shown in FIG. 1 at a certain time and thereby release the openings 13.
The swash plate 10 is rotatably supported in an oblique position relative to the drive shaft 18 by means of balls 16 and 17 on the driver 19, which is connected to the drive shaft 18 in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner. The drive shaft 18 is in the interior Ge housing 4 and in the cylinder block 5 in the ball bearings 20 and 21. The driver 19 rests by means of ball bearings 23 on the adjusting drum 25 which is rotatably mounted in the inner housing 4 and which can be displaced (screwed) in the axial direction by means of the thread 24 provided thereon.
To rotate and thus axially adjust the drum 25, a ring gear 26 is provided on its circumference, in which the worm wheel 27 rotatably mounted in the inner housing 4 engages.
In the position of the adjusting drum 25 shown in the drawing, the pump works in such a way that, when the shaft is running, the large pistons 8 suck through the openings 13, the small pistons through the suction valves 35 and all through the pressure valves 14 into the pressure chamber 28 promote, which can be connected via the line 29 ver with any work machine. The - effective delivery stroke of the large piston 8 is at most equal to the .strecke s ,, by the end faces 12 of the piston 8 when overflowing the control edges 15 can no longer drive liquid back into the Be container la; however, the delivery stroke of the small pistons 8a is equal to the entire piston stroke s.
If the adjusting drum 25 is pushed to the left, the delivery stroke of the large pistons 8 decreases, that of the small pistons 8ra always remains the same, since the latter suck in through the suction valves 35 and not through the control slots 13a. If this shift is made only slightly larger than the distance s, which represents the maximum effective delivery stroke: of the large pistons, the delivery of the large calves goes back to zero, while the small pistons still deliver the same amount as at the position for maximum delivery of the large pistons.
Only a further shift of the adjusting drum 25 to the left results in a reduced delivery of the small pistons 7a as well, if they open the control slots 13a in the outer dead center position, so that part of the fluid sown into the cylinder can pass through these slots is returned to the oil tank.
The position of the control openings 13 and 13a according to the embodiment according to FIGS. 1 and 3 is also shown for the sake of clarity in the development of a cylindrical section through all the piston axes shown in Fin.6. The graduation of these openings is easy to see.
The advantage of the arrangement described is that for pumps in which at low pressure the largest possible, at high pressure a small one.
Delivery rate is required, at low pressure by the large pistons together with the small pistons, a very large delivery rate can be achieved, while at high pressure the large pistons can be completely isolated, so that they can rotate the swash plate 10 and thus the ball bearings 16, 23 no longer load and they therefore only have to be adapted to the pressure of the small cylinder.
In the arrangement according to Figure 2, the adjusting drum 30 is not. supported by a thread, but by a spring 31, which in turn reads against the cover 32 attached to the housing 4. As the delivery pressure increases, the pressure of the liquid on the piston pushes the adjustment drum 30 upwards, so that the delivery rate is automatically reduced.
Instead of regularly alternating one large and one small cylinder, for example six large and six small cylinders alternating regularly with twelve cylinders, nine large ZZ cylinders 7 and, generally in a circle around the axis of the shaft 18 or -. distributed to the pump, only three small cylinders 7a aiig, can be arranged, as in FIG. 4: zcinI;
Similarly, eight large and four small cylinders can be provided, for example as FIG. 5 shows.
7 shows the arrangement of the control openings 13 of the large pistons 7 and those of the small pistons 7a for the case of the arrangement according to FIG. 1 for a group of one small and three large pistons in the development.
Instead of installing pistons of two different sizes, three groups of pistons 7, 7a, 7g-finite, different diameters can be provided and the control openings 13, 13a, 13b can be staggered, as FIG. 5 shows in the development. Even with such an arrangement, the delivery rate decreases with the shifting pin of the control drum 25 to the left, and the ratio between the largest and smallest conveyor lines can be made very large.
In this training, for example, 4 large, -1 medium and -1 small pistons can be provided for a 12-cylinder pump.
In the arrangement according to FIG. 1, the large cylinders 7 at 37 can also be equipped with a suction valve 35 in the same arrangement as indicated for the small cylinders 7a.
This allows the delivery rate of the large cylinders to be made even larger in the outermost position - the adjusting drum against the cylinder, since in this position no more liquid can flow back into the container through the control openings 13 if the openings 13 are slightly down be moved to the left.
With the small cylinders 7a. the control openings 13a can be omitted if it is to be expected that the amount conveyed at high pressure will always be consumed by the working machine, or if it can be drained without damage by a safety valve set to this high pressure.
The openings 13a in the small 7, ylin.- dern 7cc of Fi-. 1 can be arranged a little further to the right, so that the pistons Sa open them before the large pistons 7 are fully conveyed. stops.
It is also clear that the position of the control openings depends on the position of the piston end face 12 in the one dead center position. If, accordingly, one of the pistons is made shorter, the position of the star openings in the relevant cylinders must be arranged differently, that is, with shorter pistons, the control openings must be moved further to the left.