DE1278840B

DE1278840B - Piston drive of an axial piston pump

Info

Publication number: DE1278840B
Application number: DEK61443A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Keller Jun; Dr-Ing August Monath
Original assignee: WILHELM KELLER JUN
Current assignee: WILHELM KELLER JUN
Priority date: 1967-02-16
Filing date: 1967-02-16
Publication date: 1968-09-26

Description

Kolbentrieb einer Axialkolbenpumpe Die Erfindung betrifft einen Kolbentrieb einer Axialkolbenpumpe, insbesondere für Heizöl, bei dem die Kolben über Ritzel von einem Zahnkranz in Drehung versetzt und über eine schraubenartige Führung hin und her bewegt werden.Piston drive of an axial piston pump The invention relates to a piston drive an axial piston pump, especially for heating oil, in which the pistons are via pinions set in rotation by a toothed ring and via a screw-like guide and be moved here.

Kolbentriebe dieser Art sind bekannt. Bei diesen Ausführungsformen dient die Drehung der Kolben zur Steuerung der Fördermittel. Die Axialbewegung wird dagegen von einer taumelscheibenartigen Führung auf einer Antriebswelle hervorgerufen, die gegen die Stirnflächen der Kolben drückt. Diese Axialkolbenpumpen sind, ebenso wie auch andere bekannte Axialkolbenpumpen, bei denen der Hub durch Taumelscheiben oder auch durch die Führung drehbarer Kolben in Schraubengewinden hervorgerufen wird, mit dem Nachteil behaftet, daß bei zunehmender Kolbengeschwindigkeit (z. B. bei Gasen) die Zylinderfüllung immer schlechter wird, weil die zu beschleunigende Fördermittelsäule infolge ihrer Massenträgheit oder bei überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit nicht mehr in der Lage ist, das dadurch entstehende Vakuum im Zylinder in der erforderlichen Zeit auszufüllen bzw. abzubauen.Piston drives of this type are known. In these embodiments the rotation of the pistons is used to control the conveying means. The axial movement will on the other hand caused by a swashplate-like guide on a drive shaft, which presses against the faces of the pistons. These axial piston pumps are, as well as well as other known axial piston pumps in which the stroke is effected by swash plates or caused by the guidance of rotatable pistons in screw threads has the disadvantage that with increasing piston speed (e.g. in the case of gases) the cylinder charge is getting worse and worse because the accelerator is to be accelerated Funding column due to their inertia or when a certain value is exceeded Speed is no longer capable of the resulting vacuum in the cylinder to be completed or dismantled in the required time.

Bei Flüssigkeiten wirkt sich diese Erscheinung noch nachteiliger insofern aus, als sich bei einem im Zylinder als Folge einer zu großen Kolbengeschwindigkeit ausbildenden kritischen Vakuum ein Siedezustand (Dampfbildung) der zu fördernden Flüssigkeit einstellt. Diese nachteilige und teilweise gefürchtete Erscheinung ist im Pumpenbau als Kavitation bekannt.In the case of liquids, this phenomenon has an even more disadvantageous effect than in the case of one in the cylinder as a result of excessive piston speed forming critical vacuum a boiling state (vapor formation) of the to be conveyed Liquid adjusts. This disadvantageous and sometimes dreaded phenomenon is known as cavitation in pump construction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen einfach aufgebauten Kolbentrieb einer Axialkolbenpumpe zu schaffen, die auch bei höheren Kolbengeschwindigkeiten und damit erhöhter Leistung noch betriebssicher ist.The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and to create a simply constructed piston drive of an axial piston pump that Still operationally reliable even at higher piston speeds and thus increased performance is.

Die Erfindung besteht darin, daß die Ritzel der Kolben beim Druckhub in einen gehäusefesten Innenzahnkranzteil und beim Saughub in einen gehäusefesten Außenzahnkranzteil eingreifen und daß Schraubengewinde der Kolben in Innengewinden der umlaufenden Zylindertrommel verschraubbar sind. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, daß die Kolbengeschwindigkeit für den Saug- oder den Druckhub, die beide gleiche Größe haben, verschieden ist. Die Kolbengeschwindigkeit ist beim Druckhub größer als beim Saughub. Bei allen Pumpendrehzahlen ist so die Gewähr dafür gegeben, daß das Fördermittel im Vergleich zum Ausstoß langsam angesaugt wird, so daß die Kavitationsgefahr oder auch die Gefahr des Mitreißens von Luft oder der Gasausscheidung infolge Unterdrucks, die insbesondere bei der Förderung von Heizöl auftritt und dort besonders unerwünscht ist, vermieden werden kann. Die Leistungsfähigkeit einer mit dem neuen Kolbentrieb ausgestatteten Pumpe kann so gesteigert werden.The invention consists in that the pinion of the piston during the pressure stroke into an internal gear rim part fixed to the housing and into a part fixed to the housing during the suction stroke Engage the outer ring gear and that screw thread of the piston in internal thread the rotating cylinder drum can be screwed. This configuration results the advantage that the piston speed for the suction or pressure stroke, which are both the same size is different. The piston speed is at Pressure stroke greater than the suction stroke. This is a guarantee for all pump speeds given that the conveyor is slowly sucked in compared to the ejection, so that the risk of cavitation or the risk of air or the Gas elimination as a result of negative pressure, which is particularly common when pumping heating oil occurs and is particularly undesirable there, can be avoided. The efficiency a pump equipped with the new piston drive can be increased in this way.

Eine besonders einfache und zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn Schraubengewinde und Ritzel auf der den Arbeitsräumen der Zylinder abgewandten Seite jedes Kolbens liegen und mit diesem durch eine Welle verbunden sind.A particularly simple and expedient embodiment of the invention arises when screw thread and pinion on the working spaces of the cylinder facing away from each piston are and connected to this by a shaft are.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe längs der Linie 1-I in F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe längs der Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 einen Querschnitt durch die Pumpe längs der Linie IH-111 in F i g. 1 und F i g. 4 alle Einzelteile der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe im demontierten Zustand.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in the following description. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section by the axial piston pump according to the invention along the line 1-I in FIG. 2, F i G. 2 shows a cross section through the pump along the line II-II in FIG. 1, Fig. 3 shows a cross section through the pump along the line IH-111 in FIG. 1 and F i g. 4 all individual parts of the axial piston pump according to the invention in the dismantled state.

In der F i g. 1 ist ein zylindrisches Pumpengehäuse 1 auf seinen beiden Stirnseiten durch je einen Deckel 2 bzw. 3 abgeschlossen. Der Deckel 3 ist zum Gehäuseinnern hin mit einem rohrartigen Ansatz 4 versehen, der zur Lagerung einer als Rohr ausgebildeten Antriebswelle 5 für die Pumpe dient. Nicht dargestellt ist der eigentliche Antrieb der Pumpe, der über eine im Inneren des Rohres 5 angeordnete Fliehkraftkupplung an der Antriebswelle 5 angreift.In FIG. 1, a cylindrical pump housing 1 is closed off on both of its end faces by a cover 2 and 3, respectively. The cover 3 is provided with a tubular extension 4 towards the inside of the housing, which serves to support a drive shaft 5 designed as a tube for the pump. The actual drive of the pump, which acts on the drive shaft 5 via a centrifugal clutch arranged in the interior of the tube 5, is not shown.

Auf der Antriebswelle 5 ist die Zylindertrommel 6 befestigt, die mit mehreren konzentrisch zur Drehachse 7 liegenden Zylindern 8 ausgerüstet ist, in denen jeweils ein axial bewegbarer Kolben 9 angeordnet ist. An der linken Stirnseite der Zylindertrommel 6 ist hinter einer Steuerspiegelscheibe 10 mit Steuerschlitzen 11 eine Druckkammer 12 bzw. im unteren Bereich der Pumpe eine Saugkammer 13 angeordnet. Druckkammer 12 und Saugkammer 13 werden gegenüber dem Deckel 2 noch durch eine drehbare Scheibe 14 abgeschlossen, die über die Welle 15 gedreht werden kann und als Regeleinrichtung dient.On the drive shaft 5, the cylinder drum 6 is attached, which is equipped with several cylinders 8 lying concentrically to the axis of rotation 7, in each of which an axially movable piston 9 is arranged. On the left end of the cylinder drum 6, behind a control plate disc 10 with control slots 11, a pressure chamber 12 or, in the lower region of the pump, a suction chamber 13 is arranged. The pressure chamber 12 and suction chamber 13 are closed off from the cover 2 by a rotatable disk 14 which can be rotated via the shaft 15 and serves as a control device.

An die rechte Stirnseite der drehbaren Zylindertrommel 6 schließt sich ein Teil der Antriebsvorrichtung für die Kolben 9 an. Die in diesem Bereich angeordnete Antriebsvorrichtung besteht aus_ einem vom Kolben 9 aus gesehen am äußeren Teil des Gehäuses 1 angeordneten Innenzahnkranzteil 16, der mit einem entsprechend verzahnten Ritzel 17 in Eingriff steht, das auf einer den Kolben axial verlängernden Welle 18 angebracht ist. Auf dieser Welle 18 sitzt außerdem das Schraubengewinde 19, das seinerseits mit einem entsprechenden Innengewinde 20 innerhalb des Zylinders 8 in Eingriff steht. Die axiale Länge des Innengewindes 20 und des Innenzahnkranzteiles 16 entspricht der Länge des vom Kolben 9 bei einer Drehbewegung der Zylindertrommel ausgeführten Hubes. Wie aus der unteren Schnitthälfte der F i g. 1 zu sehen ist, werden die Kolben 9 und ihre Wellen 18 durch Bolzen 21 zusätzlich axial geführt. Diese Bolzen 21 sind axial abstehend an einem Führungsring 22 befestigt, der drehbar in einer entsprechenden Aussparung des Deckels 3 angeordnet ist.Closes to the right end of the rotatable cylinder drum 6 a part of the drive device for the pistons 9 attaches itself to. The ones in this area arranged drive device consists of_ one seen from the piston 9 on the outer Part of the housing 1 arranged inner ring gear part 16, which is with a corresponding toothed pinion 17 is in engagement, which extends on one of the piston axially Shaft 18 is attached. The screw thread is also seated on this shaft 18 19, which in turn has a corresponding internal thread 20 within the cylinder 8 is engaged. The axial length of the internal thread 20 and the internal ring gear part 16 corresponds to the length of the piston 9 when the cylinder drum rotates executed stroke. As shown in the lower half of FIG. 1 can be seen the pistons 9 and their shafts 18 are additionally guided axially by bolts 21. These bolts 21 are fixed axially protruding on a guide ring 22 which is rotatable is arranged in a corresponding recess of the cover 3.

Aus der -F i g. 2 ist zu erkennen, daß die Druckkammer 12 und die Saugkammer 13 von einem zylindrischen Einsatz 23 gebildet werden, der dichtend einmal an der Steuerspiegelscheibe 10 und zum anderen (F i g. 1) an der Regelscheibe 14 anliegt und mit einer Eintrittsöffnung 24 und zwei Austrittsöffnungen 25 für das -Fördermittel versehen ist. Die Druckkammer 12 wird von der -Saugkammer 13 durch Zwischenwände 26 abgeteilt, die innen dichtend an dem rohrartigen Ansatz 27 anliegen, der fest mit der Regelscheibe 14 verbunden ist. Auf dem Ansatz 27 ist eine Regelnase 28 fest angeordnet, die mit Hilfe der Welle 15 und der Scheibe 14 innerhalb der Druckkammer 12 verstellt werden kann und mit ihrem äußeren Ende dicht an der Innenwandung des zylindrischen Einsatzes 23 anliegt.From the -F i g. 2 it can be seen that the pressure chamber 12 and the Suction chamber 13 are formed by a cylindrical insert 23, which is sealed once on the control plate disc 10 and on the other hand (FIG. 1) on the regulating disc 14 and with an inlet opening 24 and two outlet openings 25 for the - Funding is provided. The pressure chamber 12 is from the suction chamber 13 through Divided partitions 26, which abut the tubular extension 27 in a sealing manner on the inside, which is firmly connected to the regulating wheel 14. On the approach 27 is a rule nose 28 fixedly arranged with the help of the shaft 15 and the disc 14 within the Pressure chamber 12 can be adjusted and with its outer end close to the inner wall of the cylindrical insert 23 is applied.

Aus der F i g. 3 geht hervor, daß der Innenzahnkranzteil16 am Gehäuse 1 sich nur über einen Drehwinkel von 120° erstreckt. Dieser Drehwinkel entspricht dem Bereich, in dem die Druckkammer 12 an der anderen Stirnseite der Zylindertrommel 6 angeordnet ist. Die Steigung der Schraubengewinde 19 und 20 bzw. die Drehrichtung der Zylindertrommel 6 ist so gewählt, daß die Kolben 9- (F i g. 1) während des Eingriffes des Ritzels 17 in den Innenzahnkranzteil 16 in Richtung auf die Druckkammer 12 hin bewegt werden, d. h. den Druckhub ausführen. Der Druckhub der Kolbes 9 erfolgt daher nur über einen Bereich von 120° Drehwinkel der Zylindertrommel 6.From FIG. 3 it can be seen that the internal gear rim part 16 on the housing 1 only extends over an angle of rotation of 120 °. This angle of rotation corresponds to the area in which the pressure chamber 12 on the other end face of the cylinder drum 6 is arranged. The pitch of the screw threads 19 and 20 or the direction of rotation the cylinder drum 6 is chosen so that the pistons 9- (Fig. 1) during the engagement of the pinion 17 in the inner ring gear part 16 in the direction of the pressure chamber 12 be moved, d. H. execute the pressure stroke. The pressure stroke of the piston 9 therefore takes place only over a range of 120 ° rotation angle of the cylinder drum 6.

Aus der- F i g. 3 ist auch zu entnehmen, daß auf dem rohrartigen Ansatz 4 des Deckels 3 ein Au ßenzahnkranzteil29 aufgebracht ist, der in abgewickeltem Zustand der Länge des abgewickelten Innenzahnkranzteiles 16 entspricht, da er die gleiche Zähnezahl und Zahnteilung hat. Da der Durchmesser des Ansatzes 4 jedoch geringer ist als der Durchmesser des inneren Gehäuseteiles 1, erstreckt sich der Außenzahnkranzteil29 über mehr als 180° des gesamten von der Zylindertrommel 6 zurückgelegten Drehwinkels: Auch dieser AuBenzahnkranztei129 hat eine axiale Länge, die der Länge des Hubes der Kolben 9 entspricht. Während sich die Druckkammer 12 über den Drehwinkelbereich erstreckt, über den sich auch der Innenzahnkranzteil16- erstreckt, ist analog die Saugkammer 13 über den Bereich angeordnet, in dem die Ritzel 17 der Kolben 9 mit dem Außenzahnkranztei129 in@Eingriff stehen. Bei einer Drehbewegung der Zylindertrommel 6 stehen die Ritze117 daher einmal mit dem Innenzahnkranzteil 16 und einmal mit dem Außenzahnkranzteil 29 in Eingriff, was eine Umkehr der Drehrichtung der Welle 18 der Kolben 9 und damit auf Grund der formschlüssigen Verbindung des Schraubengewindes 19- in dem Innengewinde 20 auch eine Änderung der Axialbewegung der Kolben 9 vom Saug- zum Druckhub oder umgekehrt bewirkt. Der Saughub erfolgt über einen größeren- Drehwinkel, so daß die Kolbengeschwindigkeit beim Saughub niedriger ist als beim Druckhub.From the F i g. 3 it can also be seen that on the tubular approach 4 of the cover 3 an Au ßenzahnkranzteil29 is applied, which in unwound State of the length of the developed inner ring gear part 16, since it corresponds to the has the same number of teeth and tooth pitch. Since the diameter of the approach 4, however is less than the diameter of the inner housing part 1, the extends External gear rim part 29 over more than 180 ° of the total covered by the cylinder drum 6 Angle of rotation: This external gear rim also has an axial length that is equal to the length the stroke of the piston 9 corresponds. While the pressure chamber 12 extends over the angle of rotation range extends, over which the inner ring gear part 16- also extends, is analogous to that Suction chamber 13 arranged over the area in which the pinion 17 of the piston 9 with the external gear rim i129 are in @ mesh. When the cylinder drum rotates 6, the Ritze117 are therefore once with the inner ring gear part 16 and once with the outer ring gear part 29 in engagement, which reverses the direction of rotation of the shaft 18 of the piston 9 and thus due to the positive connection of the screw thread 19- in the internal thread 20 also a change in the axial movement of the piston 9 from Causes suction to pressure stroke or vice versa. The suction stroke takes place over a larger Angle of rotation, so that the piston speed on the suction stroke is lower than on the Pressure stroke.

Aus der F i g. 4 ist zu entnehmen, daß die Axialkolbenpumpe gemäß dem in den F i g.1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aus äußerst einfach aufgebauten Einzelteilen besteht, die beispielsweise aus Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt werden können, ohne daß eine nachträgliche spanabhebende Verformung nötig ist. Aus F i g. 4 ist auch zu .erkennen; daß die Wellen 18 der Kolben 9 hohl ausgebildet sind und daß die Bolzen 21, die ebenfalls aus herstellungstechnischen Gründen und aus Gründen der- Gewichtsersparnis hohl ausgebildet sind, so bemessen sind, daß sie in das Innere der Wellen 18 zur axialen Führung der Ritzel 17 und der Kolben 9 hereingeführt werden können.From FIG. 4 it can be seen that the axial piston pump according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 of extremely simple structures Consists of individual parts, which are made, for example, of plastic by injection molding can be without a subsequent machining deformation is necessary. the end F i g. 4 is also to be recognized; that the shafts 18 of the piston 9 are hollow are and that the bolts 21, which are also for manufacturing reasons and are designed to be hollow for reasons of weight saving, are dimensioned so that they in the interior of the shafts 18 for the axial guidance of the pinion 17 and the piston 9 can be brought in.

Claims

- Patent claims: 1. Piston drive of an axial piston pump, in particular for -Heizöl, in which the piston is set in rotation via pinions from a ring gear and reciprocated via a screw-like guide, characterized in that the pinion (17) of the During the pressure stroke, the piston (9) engages in an internal gear rim part (16) fixed to the housing and in an external gear rim part (29) fixed in the suction stroke and the screw thread (19) of the piston (9) can be screwed into the internal thread (20) of the rotating cylinder drum (6) are. - 2. piston drive according to claim 1, characterized in that; that screw thread (19) and pinion (17) lie on the side of each piston (9) facing away from the working spaces of the cylinder (8) and are connected to this by a shaft (18). 3. .Kolbentrieb according to claim 1 and 2, characterized in that the internal thread (20) within the cylinder (8) of the cylinder drum (6) are attached. -4. Piston drive according to Claims 1 to 3, characterized in that on the drive side bolts (21) or the like engage in the hollow shafts (18) which are fastened to a guide ring (22) rotatable in the housing (1). Considered publications: German Patent Specifications No. 663 860, 550 753; German explanatory document no. "1012 826.