CH365283A - Kolbenpumpe für variable Fördermenge - Google Patents

Kolbenpumpe für variable Fördermenge

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CH365283A
CH365283A CH8125359A CH8125359A CH365283A CH 365283 A CH365283 A CH 365283A CH 8125359 A CH8125359 A CH 8125359A CH 8125359 A CH8125359 A CH 8125359A CH 365283 A CH365283 A CH 365283A
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CH8125359A
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Neidig Emil
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Schweizerische Lokomotiv
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Description


      Kolbenpumpe        für    variable Fördermenge    Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben  pumpe für variable Fördermenge, mit Ein- und Aus  trittsventilen und mit wenigstens angenähert axial und  im Kreis angeordneten Kolben, die von einer Schief  scheibe konstanter Neigung angetrieben werden und  zwecks     Fördermengenänderung    mit dieser zusammen  in axialer Richtung verstellbar sind, wobei der  Eintritt von Fördermittel in den Pumpenarbeitsraum  durch eine Öffnung in der     Zylinderwand    erfolgt und  selbsttätig durch am Zylinder und am Kolben be  findliche Steuerkanten gesteuert wird.  



  Für das axiale Verstellen des Kolbensystems kann  ein von Hand zu betätigender oder ein selbsttätig  wirkender Mechanismus vorgesehen sein.     Im        letzten     Fall werden die Kolben durch die auf     ihre    inneren  Enden wirkenden Drücke des     Fördermittels    z. B.  gegen eine Feder gedrückt. Bei steigendem     Förder-          druck    weicht also das System in zunehmendem Mass  gegen die Feder zurück, und die Fördermenge nimmt  automatisch und im selben Ausmass ab.  



  Bei einer bekannten Kolbenpumpe dieser Gattung  wird das Zurückweichen des Kolbensystems dazu  benutzt, einen mehr oder weniger grossen     Anteil    der  dem vollen     Kolbensaughub    entsprechenden     Förder-          mittelmenge    beim nachfolgenden Druckhub des Kol  bens durch eine in die Zylinderwand mündende  Steueröffnung entweichen zu lassen und nur die  Restmenge zu     fördern.    Je weiter also das Kolben  system zurückweicht, um so grösser ist die     Teilmenge,     die durch die     Steueröffnung    drucklos weggepumpt  wird, und eine um so kleinere Restmenge wird ge  fördert,

   nachdem das     innere    Kolbenende die Steuer  öffnung überfahren und zugedeckt hat. Diese be  kannte Regelungsmethode ist mit dem Nachteil ver  bunden, dass der Kolben beim Druckhub     plötzlich     und unvermittelt gegen den vollen, von der Pumpe       aufzubringenden    Druck abdichten soll, wobei aber    die     t\lberdeckung    zwischen dem Kolbenende und der  Steueröffnung     zu    Beginn des Druckhubes nur     klein     ist. Diese ungünstigen     Verhältnisse    machen sich bei  kleiner Fördermenge, bei der in der Regel der höchste  Druckanstieg z. B. bis 400     at    verlangt wird, am  stärksten bemerkbar.

   Deshalb fällt der     Wirkungsgrad     solcher Pumpen mit steigendem Förderdruck etwas. ab.  



  Der     Erfindung        liegt    der Gedanke zugrunde, zur  Vermeidung dieser nachteiligen Erscheinungen bei  einer Pumpe der eingangs genannten Art, z. B. einer  solchen mit     zurückweichendem    Kolbensystem, die  Mengenregelung nicht in der Phase des Druckhubes,       sondern    in der Phase des Saughubes     vor-sich-gehen    zu  lassen.

   Zur     Verwirklichung    der gestellten Aufgabe  sind nach der Erfindung die Steuerorgane so ausge  bildet, dass     während    der ersten     Saughubphase    die  durch die     Axialstellung    des Kolbensystems bestimmte       Fördermittelmenge    eintritt, dass die zweite Saughub  phase und die erste Druckphase Leerhübe sind und  in der zweiten     Druckhubphase    die     eingetretene        För-          dermittehnenge    ausgestossen wird.  



  In einer besonderen Ausgestaltung der Erfin  dung weisen die Kolben eine     Einschnürung    auf, in  welche das Fördermittel eintritt, wobei die innere  Schulter der     Einschnürung    die     kolbenseitige    Steuer  kante bildet, durch welche am Ende der ersten Phase  des Saughubes die Verbindung zwischen der Ein  trittsöffnung und dem Pumpenarbeitsraum unter  brochen     wird.     



  In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele  des     Erfindungsgegenstandes    dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 bis 3 eine Pumpe     als    erstes Ausführungs  beispiel, im Längsschnitt und in drei verschiedenen       Beaufschlagungsgraden,          Fig.4    bis 6 eine Pumpe als zweites Ausfüh  rungsbeispiel, ebenfalls im     Längsschnitt    und     in    drei  verschiedenen     Beaufschlagungsgraden.         Im Zylinderblock 1 sind Bohrungen 2 parallel zu  der Achse der Antriebswelle 3 im Kreis um diese  angeordnet.

   In den Bohrungen arbeiten die Kolben 4,  die mittels der Federn 5 gegen die     Taumelscheibe    6  gedrückt werden und diese längs einer     Mantellinie     des kegelförmigen Kolbenkopfes 7     berühren.    In die  Bohrungen 2 mündet eine seitliche Öffnung 8, durch  welche das Fördermittel über das federbelastete  Saugventil 9 eintritt. Der     Förderraum    der Zylinder 2  ist am     untern    Ende durch ein ebenfalls federbelastetes  Druckventil 10 abgeschlossen.  



  Die     Taumelscheibe    6 ist mittels Kugellagern 12  und 13 auf dem mit der Antriebswelle 3 drehfest ver  bundenen Stützteil 14 in schiefer Stellung gegenüber  der Drehachse der Antriebswelle 3 gelagert. Die An  triebswelle selbst ist im Zylinderblock 1 in den Ku  gellagern 15 und 16 gelagert. Die als     Stützteil    die  nende     Schiefscheibe    14 liegt mittels des Kugellagers  15 an der in     Axialrichtung    verschiebbaren Hülse 17  an. Diese stützt sich gegen die Schraubenfeder 18,  deren     Zusammendrückung    durch den Gesamtdruck  der unter dem Förderdruck stehenden Kolben 4 be  stimmt wird.

   Wächst der Druck, den die Kolben zu  überwinden haben, so wird die Feder 18 stärker zu  sammengedrückt und die Fördermenge dadurch  selbsttätig verkleinert.  



  In einem gewissen Abstand von ihren innern       Endflächen    weisen die Kolben 4 eine     Einschnürung     21 von der Länge e auf, wobei die innere Schulter  22 der     Einschnürung    die kolbenseitige Steuerkante  für die Steuerung des Eintrittes von Fördermittel  bildet und mit der zylinderseitigen Steuerkante 26  der Öffnung 8 zusammenwirkt. Von der     Einschnü-          rung    21 führen zwei     Radialkanäle    23 und ein Zen  tralkanal 24 nach der     Kolbenendfläche    20.

   Der  nichteingeschnürte Teil 25 der Kolben darf eine be  stimmte Länge L nicht unterschreiten, damit am  Ende eines Saughubes h bei jeder Lage des Kolben  systems die untere Kante der Eintrittsöffnung 8  von der Endfläche 20 abgedeckt bleibt und keine Ver  bindung     zwischen    dem Saug- und dem Zylinderraum 2  hergestellt wird.  



  Zum Verständnis der Wirkungsweise ist die  Pumpe nach     Fig.    1 bis 3 in drei     Beaufschlagungs-          graden    dargestellt.     Fig.    1 zeigt die Stellung des Kol  bensystems bei maximaler Fördermenge und kleinstem  Förderdruck,     Fig.3    diejenige bei Nullfördermenge  oder     Fast-Nullfördermenge    und maximalem     Förder-          druck,    während     Fig.2    eine Zwischenstellung zeigt.  Der rechtsseitig liegende Kolben befindet sich jeweils  in der untern     Totpunktlage    bei der betreffenden Sy  stemeinstellung.

   Von dieser Lage aus führt der Kol  ben bei seiner Aufwärtsbewegung den Saughub aus.  Flüssigkeit tritt nun z. B. in der Lage rechts in       Fig.2    durch das Saugventil 9 und den Kanal 8  in die     Einschnürung    21 des Kolbens und dann durch  die Kanäle 23 und 24 nach dem unterhalb der     End-          fläche    20 befindlichen Zylinderraum. Überstreicht  nun bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Kol  bens 4 seine Steuerkante 22 die zylinderseitige Steuer-    kante 26 des Kanals 8, so wird der Eintritt von  Flüssigkeit gesperrt.

   Die angesaugte Flüssigkeits  menge hat dabei das Niveau N eingenommen, wäh  rend bei den     Verstellagen    von     Fig.    2 und 3 über die  sem ein luftleerer Raum 27 zufolge des     restlichen     Teils des Saughubes gebildet wird. Die Dosierung  der pro Hubspiel zu fördernden Menge     vollzieht    sich  somit ausschliesslich in der     Saughubphase.    Am Ende  des Saughubes, da sich der Kolben also in der links  seitig gezeigten Lage befindet, ist noch eine über  deckungslänge     ü    zwischen der unteren     Kolbenend-          fläche    20 und der unteren Kante der Eintrittsöffnung  8 vorhanden.

   Beim nachfolgenden Druckhub durch  läuft der Kolben 4 in der ersten Phase zunächst als  Leerhub die Höhe des Vakuumraumes 27 und  erst in der zweiten     Druckhubphase    wird die in den  Zylinderraum eingetretene Flüssigkeitsmenge durch  das     Ausströmventil    10 und durch den Kanal 28 aus  gestossen.  



  In der betrachteten Einstellung des Kolben  systems arbeitet die Pumpe, wie bereits erwähnt,  gegen einen mittleren Gegendruck. Das System, näm  lich die Kolben 4, die     Taumelscheibe    6, die Antriebs  welle 3 und die Büchse 17, ist dabei durch den auf die  inneren Kolbenenden wirkenden Gegendruck um  einen Betrag angehoben worden, der der stärkeren       Zusammend'rückung    der Feder 18 entspricht.  



       Fällt    nun der Druck, gegen den die Pumpe  arbeiten muss, so senkt sich das System und nimmt  beim minimalen Gegendruck die in     Fig.    1 gezeigte  Einstellung an. Dabei ist -gleichzeitig der aktive  Saughub     h"    auf seinen Maximalwert gestiegen, indem  die kolbenseitige Steuerkante 22 die Eintrittsöffnung  8 bis zur obersten Steuerstellung offen hält. Etwa im  gleichen Mass erhöht sich die Fördermenge pro Ar  beitsspiel.

   Steigt umgekehrt der Arbeitsdruck der  Anlage, so hebt sich das System und gelangt beim  maximalen Gegendruck in die in     Fig.    3 gezeigte Ein  stellung, in welcher der aktive Saughub     h"    und damit  die     Fördermenge    beinahe oder ganz auf Null zurück  gegangen sind. Die Kolben 4 arbeiten nun während  des ganzen oder fast ganzen Hubes im Vakuum, wie  in     Fig.    3 angedeutet. Im letzteren Falle folgt gegen  Ende des Druckhubes die eigentliche kurze Ausstoss  phase gegen einen sehr hohen Druck, der z. B. bis  auf etwa 400     at    gehen kann.

   In der Einstellung nach       Fig.    3 ist der Druckraum gegenüber dem Eintritts  kanal stets oder fast stets abgeschlossen, und der  Kolben ist auch in dieser Stellung auf eine relativ  grosse Länge, nämlich von der     Einschnürung    bis hin  auf zur Sitzfläche der Feder 5 im Zylinder, ab  gedichtet. Selbst bei grösstem Gegendruck bleiben  die     Leckverluste    deshalb gering, und die Kennlinie  der Pumpe fällt nur unmerklich ab.  



  Das in den     Fig.    4 bis 6 dargestellte zweite Aus  führungsbeispiel hat den gleichen allgemeinen Aufbau  wie das erste Beispiel. Lediglich die Steuervorrich  tung ist hier anders gestaltet. An die inneren Zylin  derenden schliesst eine Tauchkammer 31 an, deren  Durchmesser etwas grösser als derjenige der Zylinder      ist. Die so entstandene Schulter 32 bildet die     zylin-          derseitige    Steuerkante, während kolbenseitig wieder  die innere Schulter 22 der     Einschnürung    21 als Steuer  kante arbeitet.  



  Die Wirkungsweise der Flüssigkeitsförderung ist  grundsätzlich gleich wie beim ersten Ausführungsbei  spiel, und die drei Figuren zeigen wieder die Ein  stellung der Pumpe in ihren drei     Hauptförderarten:          100 1öige,    reduzierte und     Nullförderung.    Der aktive  Saughub     ha    ist gleich der Distanz von der jeweili  gen Höhenlage der Steuerschulter 22 bis zur Schul  ter 32.

   Die hier geschaffenen     Durchflussverhältnisse     beim Flüssigkeitseintritt sind günstiger. -weil die an  gesaugte Flüssigkeitsmenge nicht mehr durch enge  Kanäle in das Innere des Kolbens treten muss,     sondern     vom Raum der     Einschnürung    aus unmittelbar in den  erweiterten Tauchraum hineintreten kann.  



  Um kurze Baulängen zu erreichen, ist es zweck  mässig, die Länge L des an die innere Schulter 22  der     Einschnürung    21 grenzenden Kolbenteils 25  sowie den Regelhub c (s.     Fig.    4 und 6) des Kolben  systems gleich gross wie den Kolbenhub h selbst vor  zusehen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Kolbenpumpe für variable Fördermenge, mit Ein- und Austrittsventilen und mit wenigstens angenähert axial und im Kreis um die Pumpenwelle angeordneten Kolben, die von einer Schiefscheibe konstanter Nei gung angetrieben werden und zwecks Fördermengen änderung mit dieser zusammen in axialer Richtung verstellbar sind, wobei der Eintritt von Fördermittel in den Pumpenarbeitsraum durch eine Öffnung in der Zylinderwand erfolgt und selbsttätig durch am Zy linder und am Kolben befindliche Steuerkanten ge steuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer organe so ausgebildet sind,
    dass während einer ersten Saughubphase (h,,) die durch die Axiallager des Kol bensystems bestimmte Fördermittelmengeeintritt, dass die zweite Sauehubnhase und die erste Druckhub- phase Leerhübe sind und in der zweiten Druckhub phase die eingetretene Fördermittelmenge ausgesto ssen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Kolbenpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (4) eine Einschnü- rung (21) aufweisen, in welche das Fördermittel ein tritt, und dass die innere Schulter (22) der Einschnü- rung (21) die kolbenseitige Steuerkante bildet. 2. Kolbenpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht eingeschnürte Teil (25) am arbeitenden Kolbenende von solcher Länge (L) ist, dass der Kolben am Ende des Saughubes (h) die Verbindung zwischen der Eintrittsöffnung (8) und dem Pumpenarbeitsraum unterbrochen hält. 3.
    Kolbenpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürungen (21) in den Kolben durch einen innern Fördermittelkanal (24) derselben mit dem zugehörigen Pumpenarbeitsraum verbunden sind (Fig. 1 bis 3). 4. Kolbenpumpe nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Pumpenarbeitsraum abgewandte Kante (26) der Ein trittsöffnungen (8) als zylinderseitige Steuerkante dient (Fig. 1 bis 3). 5.
    Kolbenpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderseitige Steuerkante durch die Schulter (32) einer an das innere Zylinder ende anschliessenden Tauchkammer (31) gebildet wird (Fig. 4 bis 6). 6. Kolbenpumpe nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des an die innere Schulter (22) der Ein schnürung (21) grenzenden Kolbenteils (25) gleich gross wie der Kolbenhub (h) ist (Fig. 4 bis 6). 7.
    Kolbenpumpe nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelhub (e) des Kolbensystems gleich gross wie der Kolbenhub (h) ist (Fig. 4 bis 6).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4137013A (en) * 1977-09-22 1979-01-30 The Bendix Corporation Variable displacement piston pump

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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