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Kolben für eine Kolbenpumpe Die Erfindung betrifft einen Kolben für
eine Kolbenpumpe, in dem eine als Gleitlagerfläche dienende Druckfläche vorgesehen
ist, die gegen eine Gegenfläche der jeweils zugehörigen Kolbenstange abgestützt
ist, wobei die zu fördernde Flüssigkeit als Schmiermittel dient und der Kolben allseitig
von der zu fördernden Flüssigkeit umgeben ist und wobei ferner die Druckfläche an
einem Aufnahmestück vorgesehen ist, welches in einer koaxial zur Kolbenlängsachse
angeordneten Bohrung gegen den Druck einer zwischen Aufnahmestück und Stirnfläche
der Bohrung angeordneten Feder verschieblich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei kleinstem Verlust von
zu fördernder Flüssigkeit aus dem Arbeitskreislauf eine optimale Schmierung zwischen
Kolbenstangenkopf und Gegenfläche zu sichern.
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Es ist bekannt, bei Kolbenpumpen, deren Kolben ständig allseitig von
der zu fördernden Flüssigkeit umgeben sind, auf eine besondere Schmierungseinrichtung
für die Berührungsfläche zwischen Kolben und Kolbenstangenkopf zu verzichten. Bei
den hohen Flächenpressungen, die in Kolbenpumpen an der genannten Berührungsfläche
zwischen Druckfläche des Kolbens und Gegenfläche der Kolbenstange auftreten, treten
jedoch Freßerscheinungen auf, wenn die Schmiermittel nicht unter hinreichendem Druck
an diese Berührungsfläche gebracht werden. Um an die genannten Berührungsflächen
Schmiermittel unter Druck zu bringen, ist es bei Kolbenpumpen, bei denen die zu
fördernde Flüssigkeit als Schmiermittel dient, bekannt, zwischen diesen Berührungsflächen
und dem Druckraum vor dem Kolben eine Verbindung vorzusehen, durch die während des
Förderhubes die unter Druck stehende Flüssigkeit an die genannten Berührungsflächen
gelangt. Bei hohem Förderdruck fließt dabei eine beachtliche Flüssigkeitsmenge durch
diese Verbindungsleitung und zwischen der Druckfläche des Kolbens und der Gegenfläche
der Kolbenstange ab, insbesondere wenn diese beiden Flächen nicht hochfein bearbeitete
und zueinander passende Oberflächen haben, so daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge
um diese Flüssigkeitsmengen verringert wird, d. h. der volumetrische Wirkungsgrad
wird hierdurch unzulässig schlecht. Darüber hinaus ist bei einer solchen Pumpe bei
Betrieb gegen geringen Förderdruck und insbesondere bei hohen Drehzahlen, also hohen
auftretenden Massenkräften, eine Schmierung der genannten Berührungsflächen zwischen
der Druckfläche des Kolbens und der Gegenfläche der Kolbenstange nicht mit hinreichender
Sicherheit sichergestellt.
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Bei einem anderen Kolben ist ein im Kolben angeordnetes, die von der
Kolbenstange ausgeübten Kräfte aufnehmendes Aufnahmestück bekannt, welches in einer
Bohrung des Kolbens ruht. Bei diesem Kolben ist das Aufnahmestück lediglich erforderlich,
um die Montage zu ermöglichen, und die Schmierung der Berührungsflächen zwischen
Kolbenstange und Kolben wird in der bereits beschriebenen Weise über eine unmittelbare
Verbindung mit dem Raum vor der Stirnfläche des Kolbens hergestellt.
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Schließlich ist noch eine Ausgestaltungsform von Gleitlagern für Wellen
bekannt, bei der die Lagerschale elastisch gelagert ist, so daß sie sich infolge
der radialen, von der Welle auf sie einwirkenden Kräfte verlagert. Die elastischen
Lagerungselemente sind derart ausgestaltet, daß sie bei Verlagerungen der Lagerschale
Schmierstoff zu der Gleitfläche fördern sollen. Dieses Wellengleitlager weist zwar
funktionell eine gewisse Gemeinsamkeit mit der Erfindung auf, kann aber nicht als
naheliegend im Sinne einer Anregung zur Schaffung eines Pumpenkolbens herangezogen
werden.
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Bei dem Kolben gemäß der Erfindung ist die im Kolben angeordnete Bohrung
an einer Stirnseite und am Umfang geschlossen. Das Aufnahmestück schließt diese
Bohrung ab und weist eine zumindest annähernd zur Kolbenlängsachse parallele Schmierbohrung
auf. Dadurch wird erzielt, daß das Aufnahmestück, das in der Bohrung verschiebbar
angeordnet ist, durch die Kraft der Kolbenstange während des Förderhubes, gegen
den Druck der Feder in Richtung auf die Stirnfläche der Bohrung verschoben wird.
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Der Raum zwischen dem Aufnahmestück und der Stirnfläche der Bohrung
ist mit Flüssigkeit gefüllt, welche bei der Bewegung des Aufnahmestückes in Richtung
auf die Stirnfläche der Bohrung aus diesem Raum verdrängt wird und dabei zwischen
der Druckfläche am Aufnahmestück und der Gegenfläche der Kolbenstange hindurchgepreßt
wird. Wenn die Feder
derart in ihrer Kennung gewählt ist, daß sie
bei dem höchsten Förderdruck gerade vollkommen zusammengedrückt wird, tritt bei
geringerem Förderdruck eine geringere Zusammendrückung der Feder und damit eine
geringere Verdrängung von Flüssigkeit aus dem Raum vor dem Aufnahmestück auf, so
daß die Flüssigkeitsmenge, die zwischen Druckfläche und Gegenfläche hindurchgepreßt
wird, abhängig ist von dem Förderdruck, gegen den die Pumpe fördert. Das heißt,
daß die Schmierung abhängig ist von der Größe der Kraft, die in der zu schmierenden
Berührungsfläche übertragen wird. Der Druck der zum Schmieren dienenden Flüssigkeit
kann dabei höher sein als. der Förderdruck, wenn die Feder nur einen geringen Teil
der von der Kolbenstange ausgeübten Kraft aufnimmt, weil die Querschnittsfläche
des Aufnahmestückes kleiner ist als die Stirnfläche des Kolbens. Ein weiterer Vorteil
des Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung ist darin zu erblicken, daß stoßartige
Belastungen, die auf -die Stirnfläche des Kolbens durch die zu fördernde Flüssigkeit
ausgeübt werden, beispielsweise beim Überfahren der Steuerkanten, von der Feder
und der in dem Raum vor dem Aufnahmestück befindlichen Flüssigkeit weich aufgenommen
werden.
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Zweckmäßigerweise weist das Aufnahmestück auf der der Bohrung zugewandten
Seite eine Ausnehmung auf, in der Flüssigkeit gespeichert wird. An Stelle einer
solchen Ausnehmung kann zwischen dem Aufnahmestück und der Stirnfläche der Bohrung
ein Distanzstück angeordnet sein, vorzugsweise ein ringförmiges Distanzstück, welches
an der Wand der Bohrung anliegt, damit es eine Führung hat und nicht sich frei in
der Bohrung bewegen kann. Das Aufnahmestück kann aus einem porösen, Flüssigkeit
aufsaugenden Werkstoff, beispielsweise einem Sinterwerkstoff, bestehen.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ein Kolben dargestellt, bei dem vor dem Aufnahmestück ein Distanzstück angeordnet
ist.
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In dem Kolben 1 ist eine zylindrische Bohrung 2
vorgesehen,
in der ein Aufnahmestück 3 verschieblich angeordnet ist. Zwischen dem Aufnahmestück
3 und der Stirnfläche 4 der Bohrung 2 ist eine Druckfeder 5-.
angeordnet. Neben der Druckfeder 5 ist ein Distanzstück 6 angeordnet,
welches an der Bohrung 2 anliegt. Das Aufnahmestück 3 weist eine Druckfläche
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auf, in der sich der Kopf 8 der Kolbenstange 10 mit dem Aufnahmestück
3 berührt. In dem Aufnahmestück 3 ist weiterhin eine Bohrung 9 vorgesehen.
In der Bohrung 2 ist eine Ringnut vorgesehen, in der ein Sprengring 11 gelagert
ist, durch welchen eine Haltevorrichtung 12 in der Bohrung 2 festgelegt wird, wobei
die Haltevorrichtung 12 hinter den Kopf 8 der Kolbenstange
10 greift.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wird der Kolben 1 von der Kolbenstange
10 gegen die zu fördernde Flüssigkeit gedrückt, so wird die dazu erforderliche
Kraft von der Kolbenstange 10 über deren Kopf 8 auf das Aufnahmestück
3 und von diesem über die Feder 5 auf den Kolben 1 übertragen. Dabei wird die Feder
5 zusammengedrückt und aus dem Raum zwischen dem Aufnahmestück
3 und der Stirnfläche 4
Flüssigkeit durch die Bohrung 9 verdrängt.
Bei der Rückwärtsbewegung der Kolbenstange wird das Aufnahmestück 3 unter der Wirkung
der Feder 5 wieder in seine Ausgangslage zurückgedrückt und saugt dabei durch die
Bohrung 9 Flüssigkeit in den Raum zwischen Aufnahmestück 3 und Stirnfläche
4 hinein.