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Einrichtung zum Verändern der Fördermenge einer Taumelscb.eiben-Axialkolbenpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verändern der Fördermenge einer
Taumelscheiben - Axialkolbenpumpe, deren Taumeltrieb (Taumelscheibe konstanter Neigung
und Kolben) förderdruckabhängig gegen den Druck einer Hauptfeder axial verschiebbar
und die Fördermenge durch Zusammenwirken der Kolben mit öffnungen in den Zylinderwänden
steuerbar ist.
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Bei bekannten Axialkolbenpumpen dieser Gattung kann die Fördermenge
entweder automatisch, d. h. in Abhängigkeit vom Gegendruck, verändert werden oder
auch rein mechanisch, z. B. mittels Handrad. Bei der automatischen Regelung wird
das Maximum gefördert, solange der hydraulische Druck auf die Stirnflächen der im
Druckhub befindlichen Arbeitskolben kleiner ist als die Vorspannung der Hauptfeder.
Sobald die hydraulisch hervorgerufenen Verstellkräfte die Vorspannung der Hauptfeder
überwinden, weicht der Taumeltrieb aus und die Fördermenge nimmt dementsprechend
selbsttätig ab.
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Anderseits kann mit Hilfe der rein mechanischen Verstellvorrichtung
ein willkürliches Einstellen des Taumeltriebs auf die gewünschte Fördermenge festgehalten
werden, und zwar unabhängig vom Förderdruck. Zwar ist es möglich, auch beim maximalen
Förderdruck die Höchstfördermenge einzustellen. Dies bringt jedoch im allgemeinen
eine erhebliche Dberlastung der Pumpe mit sich, so daß es zweckmäßig ist, eine Anzeigevorrichtung
vorzusehen, an welcher festgestellt werden kann, bis zu welchem Druck bei einer
bestimmten Fördermengeneinstellung gearbeitet werden darf.
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Bei Verwendung einer Pumpe mit mechanischer Verstellung für eine Arbeitsmaschine,
z. B. für eine Presse, erfolgt bei vorgeschriebener niedriger Vorlaufgeschwindigkeit
auch der Rücklauf der Maschine mit derselben Geschwindigkeit, wenn nicht bei jedem
Arbeitsspiel die Einstellung für den schnelleren Rücklauf auf denselben Wert geändert
wird. Dabei ist es aber kaum möglich, für den Vorlauf stets genau die vorgeschriebene
Geschwindigkeit wieder zu erreichen. Würde man umgekehrt die Rücklaufgeschwindigkeit
so klein wie die Vorlaufgeschwindigkeit wählen, so ginge für den Rücklauf zu viel
Zeit verloren.
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Es gibt aber auch Anwendungsfälle von Pressenpumpen, bei denen unter
Wahrung der automatischen Abnahme der Fördermenge mit steigendem Druck eine Einstellung
auf verminderte maximale Fö menge erwünscht ist unter Erhöhung des Druckes, bei
dem die Fördermenge automatisch abzunehmen beginnt. Der Erfindung liegt der Gedanke
zugrunde, die vorbeschriebenen Einstelleinrichtungen so miteinander zu kombinieren,
daß einerseits die genannten Nachteile wenigstens in bestimmten Druckgrenzen vermieden
werden und anderseits eine Einstellung auf verminderte maximale Fördermenge möglich
ist. Dies wird erfindungsgemäß dad-urch erreicht, daß die sich einerseits am Stützring
:des Taumelscheibenaxiallagers abstützende Hauptfeder, anderseits gegen eine in
an sich bekannter Weise willkürlich axial verschiebbare und feststellbare Stützbuchse
abgestützt ist, die gegenüber dem am Kolbenfederträger befestigten Stützring des
Taumelscheibenaxiallagers verdrehbar und axial unverschiebbar ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Pumpe im Längsschnitt, F i g. 2 eine Einzelheit
der Verstelleinrichtung in verstelltem Zustand, F i g. 3 und 4 Arbeitsdiagramme
der Pumpe.
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Im Zylinderblock 1 sind mehrere, z. B. zwölf Zylinderbohrungen
2 vorgesehen, in denen die Kolben 3 arbeiten. Diese Bohrungen sind im Kreise um
4 und parallel zu dieser angeordnet. Die Kolben 3 werden mittels Kolbenfedern 5
gegen den in der Zeichnung unteren Kugellagerring 6 gedrückt, der mittels der Kugellager
7 und 8 an dcR,it" i
Antriebswelle 9 verbundenen Taumelscheibe 10
in schiefer Stellung drehbar gelagert ist. Die Kolbenfedern 5 sitzen mit ihrem unteren
Ende auf dem Kolbenfederträger 11 auf, der mit seinem eingezogenen Teil 14
in der Bohrung 15 des Zylinderblocks 1 geführt ist und von unten her unter dem Druck
der Feder 16 steht. Die Welle 9 der Pumpe ist über das Gleitlager 17 und das Radialkugellager
18 im Zylinderblock 1 gelagert und wird an ihrem oberen Ende über Klauen 19 von
dem nicht näher. dargestellten Antriebsmotor 20 angetrieben. Die Taumelscheibe 10
liegt mittels des Axiallagers 22 am verdrehbaren Lagerstützring 23 an, welcher durch
die Hauptfeder 24 nach abwärts gegen den Kolbenfederträger 11 gedrückt
wird.
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Für den Eintritt der Arbeitsflüssigkeit in die Zylinderbohrungen 2
sind in den Zylinderwänden Bohrungen 25 vorgesehen. Sie dienen zum Steuern des Füllungsabschlusses
durch die Kolbenenden. Die Kolben 3 arbeiten im übrigen, wie in der deutschen Patentschrift
832 852 zu F i g. 1 beschrieben. Die Zylinder 2 sind überdies mit Saugventilen 26
versehen, so daß die Kolben 3 auch ansaugen, wenn die höher angeordneten Öffnungen
25 der Zylinder 2 von den Kolben nicht geöffnet werden. Die angesaugte Flüssigkeit
tritt über die federbelasteten Druckventile 27 in den Druckraum 28 der Pumpe ein,
von welchem aus sie durch die Bohrung 29 den Verbrauchsstellen zugeführt wird. Der
unter dem Druck der Kolben 3 gegen die Hauptfeder 24 zurückweichende
Taumeltrieb (Kolben und Taumelscheibe) stellt eine erste, automatisch wirkende Verstellvorrichtung
dar.
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Zur zweiten, rein mechanischen Verstellvorrichtung gehört die Stützbuchse
31, die an ihrem Umfang eine Verzahnung aufweist, mittels welcher sie durch
Drehen der Schnecke 32 verdreht werden kann. Dabei wird die Stützbuchse 32 mittels
des Trapezgewindes 33 der am Zylinderblock 1 befestigten Gewindebuchse 34 aufwärts
oder abwärts bewegt.
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Die Hauptfeder 24 ist in die Stützbuchse 31 hineingebaut, welcher
Umstand zur Verminderung der Gesamtpumpenlänge beiträgt. Ferner ist der Kugellagerstützring
23, der das obere Axiallager 22 trägt, mit dem Kolbenfederträger 11 fest verbunden.
Der Lagerstützring 23 hat einen Bund 36, der einerseits der Hauptfeder
24 als Federteller und andererseits einem zweiteiligen, mittels Schrauben
37 an der Stützbuchse 31 befestigten Ring 38 als Anschlag dient. Auf diese Weise
ist die Stützbuchse 31 gegenüber dem Lagerstützring 23 verdrehbar und axial
verschiebbar.
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Wird die mechanische Verstelleinrichtung ganz nach unten verstellt,
so steht die Stützbuchse 31 am Kolbenfederträger 11 an. Die Pumpe fördert gegen
jeden Druck ihre größte Fördermenge, sofern der Antriebsmotor 20 stark genug
ist. Verstellt man die Stützbuchse 31 in eine Zwischenstellung mit dem Abstand h
vom Kolbenfederträger 11, so wird der Taumeltrieb durch die Hauptfeder 24
nach unten gedrückt. Die Pumpe fördert dann das Maximum an Flüssigkeit, solange
der hydraulische Druck auf die Pumpenkolben und der Druck der den Kolbenfederträger
nach oben drückenden Feder 16 zusammen kleiner als die Vorspannung der Hauptfeder
24 sind. Der Druck, bei welchem zwischen den genannten beiden Kräften Gleichgewicht
herrscht, kann demnach durch passende Wahl der Hauptfeder in weiten Grenzen verändert
werden. Wird z. B. im Vorlauf einer Presse der Druck, dem die Hauptfeder
24 noch Gleichgewicht halten kann, überschritten, so weicht der Taumeltrieb
nach oben aus, bis der Kolbenfederträger 11 an die Stützbuchse 31 anstößt, was dann
die gewünschte niedrige Vorlaufgeschwindigkeit ergibt. Da im allgemeinen für den
Rücklauf nur ein geringer Druck nötig ist, vermag die Hauptfeder 24
den Taumeltrieb
nach unten in die Ausgangsstellung zu schieben, in welcher die maximale Fördermenge
vorhanden ist, womit dann der beschleunigte Rücklauf erreicht wird.
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In F i g. 3 ist ein Diagramm dargestellt, aus welchem die Förderkennlinien
für einzelne Einstellungen der Stützbuchse 31 zu ersehen sind. Die Fördermenge
Q ist dabei abhängig vom Förderdruck p aufgetragen. Die Hauptkennlinie
I zeigt die Abhängigkeit der Fördermenge vom Druck bei einer Stellung der Stützbuchse
31 nur wenig unter ihrer Mittelstellung. Wie ersichtlich, sinkt die Fördermenge
beim maximalen Förderdruck von beispielsweise 400 kg/ cm2 fast auf den Wert Null.
Durch Tieferstellen der Stützbuchse um den Betrag h = 1/10 ho, 115
ho bis 515 ho mittels der Schnecke 32 ergeben sich die mit
II-VI bezeichneten weiteren Förderkennlinien, bei denen die bei niedrigem Druck
stets gleich große Fördermenge infolge der größeren Vorspannung der Hauptfeder erst
bei einem höheren Druck abzufallen beginnt. Dabei folgt bei zunehmendem Druck auf
ein gekrümmtes Kurvenstück eine horizontale Linie, da jeweils nach einem gewissen
Druckanstieg die Verstellbuchse 23 an der Stützbuchse 31 anstößt und somit die dabei
erreichte verminderte Fördermenge mit steigendem Druck nicht mehr abnimmt, sondern
konstant bleibt.
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Wird dagegen die Stützbuchse 31 nach oben verstellt, so wird der Taumeltrieb
nach oben geschoben, und die Pumpe hat von vornherein eine verminderte maximale
Fördermenge Q (s. Förderkennlinien von F i g. 4). Da hierbei die Anzahl der unter
Druck stehenden Kolben ebenfalls vermindert ist, denn sie fördern nicht mehr über
den ganzen Druckhub, bedarf es eines um so höheren Flüssigkeitsdruckes zum Überwinden
der stets gleichen Vorspannung der Hauptfeder, je höher die Stützbuchse 31 nach
oben verschoben wird. Die Kurve »a« entspricht der untersten Stellung des Taumeltriebs
bei 100% Füllung der Zylinder, die übrigen Kurven »b«, »c« und »d«
entsprechen
den maximalen Füllungen von 75, 50 und 25-%. Die oberste Stellung des Taumeltriebs,
bei der 0-Förderung stattfindet, zeigt F i g. 2. Die Stützbuchse 31 ist dabei
mindestens um den vollen Kolbenhub nach oben geschoben bis zum Anstoßen an den Ring
39.