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Kolbengesteuerte Einlaßschlitze an Taumelscheiben-Axialkolbenpumpen
Die Erfindung betrifft kolbengesteuerte Einlaßschlitze an Taumelscheiben-Axialkolbenpumpen,
bei denen jeder Arbeitszylinder mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Einlaßöffnungen
versehen ist, durch welche die Flüssigkeit aus einem Einlaßraum angesaugt wird.
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Um einen großen Einströmquerschnitt und demgemäß einen hohen Füllwirkungsgrad
zu gewährleisten, sind bisher Einlaßöffnungen verwendet worden, die aus je einer
Ringnut bestehen, welche die Arbeitszylinderbohrung vollständig umgibt. Da in derartigen
Pumpen die taumelscheibenseitigen Enden der Arbeitskolben notwendigerweise aus den
Zylindern herausragen und sie durch die Taumelscheibe sowohl einem seitlichen als
auch einem axialen Druck ausgesetzt sind, haben die Verdrängerenden der Kolben die
Tendenz, seitlich auszuweichen. Diese Tendenz macht es wünschenswert, eine zusammenhängende
Führungsfläche für diese Kolbenenden vorzusehen, was nicht möglich ist, wenn jeder
Arbeitszylinder von einer Nut umgeben ist. Da eine Taumelscheibe indifferent gegenüber
Änderungen der Umlaufrichtung ist und also in beiden Richtungen angetrieben werden
kann, sind einander gegenüberliegende zusammenhängende Führungsflächen recht vorteilhaft.
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Bei einer bekannten Pumpe bestehen die Einlaßschlitze aus vier über
den Umfang des Zylinders verteilten kreisförmigen Löchern. Zwei dieser Löcher liegen
in der Tangentialebene der Zylindertrommel. Um bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten
eine ausreichende Füllung des Zylinders zu erreichen, müssen die Löcher sehr groß
gemacht werden, so daß gerade an der kritischen Stelle das Kolbenende keine genügende
Unterstützung mehr erfährt. Läßt man diese beiden Löcher weg und macht nur die beiden
Löcher, die auf der durch die Drehachse der Taumelscheibe gehenden Ebene liegen,
entsprechend größer, so erhält man eine strömungstechnisch ungünstige Lösung.
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Erfindungsgemäß sind die Einlaßöffnungen zylindrische Ausnehmungen,
deren Achsen zur Arbeitszylinderlängsachse parallel liegen, deren Halbmesser etwas
kleiner ist als der Arbeitszylinderhalbmesser und deren Scheitel sich auf der durch
die Drehachse der Taumelscheibe gehenden Ebene befinden. Die beiden gegenüberliegenden
Ausnehmungen sind so gestaltet, daß sie durch einfache Bearbeitungsvorgänge hergestellt
werden können. Die Richtung dieser beiden Einlaßschlitze begünstigt derart den in
einer Richtung erfolgenden Einlaßstrom, daß Füllverluste sehr gering sind. Ein weiterer
sehr wesentlicher Vorteil liegt darin, daß die neue Einlaßschlitzanordnung einen
steiferen Zylinderblock ergibt, so daß die Kolben mit engerer Passung als bei ringförmigen
Einlaßschlitzen eingesetzt werden können. Die Zylinderblöcke waren bei der früheren
Anordnung, wenn sie nicht unerwünscht dick ausgeführt wurden, einer erheblichen
Verformung durch den erzeugten Druckausgesetzt. Diese Verformung reichte aus, um
mit enger Passung eingesetzte Kolben zum Klemmen zu bringen. Eine engere Passung
der Kolben bewirkt einen erhöhten volumetrischen Wirkungsgrad und macht die Erreichung
höherer Betriebsdrücke möglich.
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Vom Einlaßraum verlaufen Einlaßbohrungen in einem spitzen Winkel zur
Längsachse jedes Arbeitszylinders zu den Einlaßschlitzen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin ist: Fig. 1 ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Pumpe, Fig. 2 ein
Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder mit den beiden Einlaßschlitzen in größerem
Maßstab und Fig. 3 ein Querschnitt einer Zylinderbohrung und ihrer beiden Einlaßschlitze.
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Der feststehende Zylinderblock 1 der Pumpe hat neun achsparallele
Arbeitszylinder 2, von denen in Fig. 1 einer dargestellt ist. Jeder Arbeitszylinder
2 ist über ein Auslaßventil 3 mit einer ringförmigen Auslaßkammer
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verbunden, die über eine oder mehrere Auslaßbohrungen 5 mit dem Auslaßstutzen 6
in Verbindung steht.
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Jede Zylinderbohrung 2 enthält einen hin- und hergehenden Arbeitskolben
7 mit einem napfförmigen Kolbenkopf 8, in den ein Kugelkopf 9 eingreift, der an
der Taumelscheibe 10 sitzt.
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Jeder Arbeitskolben 7 steuert den Einlaß zum Zylinder 2 durch zwei
Einlaßschlitze 11, die mindestens teilweise freigelegt werden, wenn der Kolben 7
sich der ganz zurückgezogenen Stellung nähert. Der in Fig. 1 dargestellte Kolben
7 befindet sich in dieser Endstellung.
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Die Einlaßschlitze 11 haben den aus Fig. 3 ersichtlichen halbmondförmigen
Querschnitt. Die Flüssigkeit strömt zu den Einlaßschlitzen 11 durch die beiden Einlaßbohrungen
12, von denen jede zu einem Schlitz 11 führt und auf das Auslaßende der Zylinderbohrung
2 hin gerichtet ist (Fig. 2). Jede Einlaßbohrung 12 bildet also einen spitzen Winkel
mit der Zylinderlängsachse, so daß die Strömungsrichtung der aus dem Einlaßraum
einfließenden Flüssigkeit möglichst wenig geändert wird.
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Am Auslaßende seines Hubes befindet sich jeder Arbeitskolben 7 nahezu
in Berührung mit dem zugehörigen Auslaßventil 3. Beim Ansaughub, wenn die Stirnfläche
des Kolbens die auslaßseitigen Kanten der Einlaßschlitze 11 erreicht, herrscht im
Arbeitszylinder 2 nahezu ein Vakuum. Nach dem Freigeben der Schlitze 11 verlangsamt
sich die Längsbewegung des Kolbens und kehrt ihre Richtung um, woraufhin die Verdrängungsbewegung
sich allmählich beschleunigt. In den kurzen Sekundenbruchteilen, während derer die
Einlaßschlitze bei hohen Drehzahlen von 3000 je Minute und höher offen sind, muß
der Zylinder mit öl gefüllt werden. Versuche haben gezeigt, daß sowohl die Einlaßschlitze
sich nur etwas über den halben Umfang der Arbeitszylinder erstrecken, infolge des
günstigen Winkels der Einlaßkanäle 12 die Verringerung der Umfangserstreckung mehr
als ausgeglichen wird, so daß der Füllgrad nicht verringert wird. Nach Fig. 3 befindet
sich die Drehachse der Taumelscheibe 11 bei A. Der Umfang der Zylinderbohrung 2
ist durch den Kreis B dargestellt. Die Durchmesser CC und DD sind
senkrecht zu den Tangenten AC und AD. Diese bilden einen Winkel
CAD. Der Winkel zwischen den Tangenten AC und AD zweier benachbarter
Arbeitszylinder beträgt mehr als das Doppelte des Winkels CAD. Dieser Wert
kann verringert werden, indem der Radius des Kreises, auf welchem die Mittelpunkte
der Zylinderbohrungen liegen, verkleinert wird.
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Die beiden Einlaßschlitze 11 jedes Arbeitszylinders liegen zwischen
den Tangenten AC und AD.
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Da sie in Radialrichtung innen und außen am Zylinder 2 angebracht
sind, wird der Abstand zwischen benachbarten Zylindern nicht durch die Breite der
Einlaßschlitze beeinträchtigt.