DE2204260A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

• Kolbenpumpe Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe und insbesondere eine mit Hilfe von gesteuert zugeführtem Gas angetriebene Kolbenpumpe, die am Ausgang bzw.
• in der Druckleitung das geförderte Medium mit hohem Druck abgibt.
• Bekannte Pumpen und Motore dieser allgemeinen Art sind im allgemeinen mit einem Differentialkolben ausgertistet, der an seinem einen Ende eine kleinere wirksame Fläche, die kontinuierlich mit dem Eingangsdruck beaufschlagt ist, und am anderen Ende eine größere wirksame Fläche besitzt, welche abwechselnd mit dem Eingangsdruck beaufschlagt und dann wieder entlastet wird, so daß sich dieser Kolben hin- und herbewegt. Um dieses abwechselnde Unterdrucksetzen und Entlasten der größeren Kolbenfläche zu erreichen, ist es im allgemeinen erforderlich, eine komplizierte Ventilanordnung mit verschiedenen Einlaß- und Auslaßöffnungen zu verwenden, wodurch derartige Kolbenpumpen nicht nur koSstspielig in der Herstellung werden, sondern auch wenig wirkungsvoll und auch nur langsam arbeiten. Außerdem besteht bei derartigen Pumpen die Gefahr, daß sie bei bestimmten Betriebsbedingungen zum Stillstand kommen, insbesondere beim langsamen Anfahren. Auch kann ein Anfahren der Pumpe ganz unmöglich sein, wenn das Ventil in einer Zwischenstellung steht, in welcher der auf die beiden Seiten des Ventilkörpers wirkende Druck sich gegenseitig aufhebt.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche für die Steuerung der Kolbenbewegungen ein verbessertes und vereinfachtes Ventil mit entsprechenden Öffnungen besitzt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kolbenpumpe vorgeschlagen, bei der der auf einer Seite des Kolbens befindliche Zylinderraum ständig entlastet ist, während das andere Ende des Zylinders mit Hilfe eines Ventils, das vorzugsweise im Kolben selbst angeordnet ist, abwechselnd unter Druck gesetzt und entlastet wird. Durch die Anordnung des Ventils bzw. der entsprechenden Kanäle oder Öffnungen im Kolben wird eine größtmögliche Vereinfachung erzielt, wobei die Öffnungen 30 direkt wie möglich angeordnet sind.
• Während der Druckphase wird der Kolben in einer Richtung bewegt, während der Kolben beim Entlasten durch eine von außen aufgebrachte Gegenkraft in die entgegengesetzte Richtung zurückgeschoben wird.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich in das Zentrum des Kolbens ein feststehendes Einlaßrohr mit kleinem Durchmesser. das dem Ventil auf die den Arbeitsdruck zuführt, wodurch dieplierbei erforderliche Dichtung ausgeübten Reibungskräfte sehr klein gehalten werden können. Außerdem sind vorzugsweise elastische Dichtungen an allen abdichtenden Stegen oder Flächen vorgesehen, um die Kosten zu verringern und den Wirkungsgrad der Pumpe zu verbessern, darein Auslecken oder Übertreten des Druckmittels zwischen den bewegten Teilen praktisch ausgeschlossen wird. Die Verbindung zwischen dem Einlaßrohr und dem Ventil verhindert außerdem ein Festsetzen oder Stehenbleiben der Pumpe in allen Lagen der Pumpenteile zueinander, d.h. die Pumpe kann jederzeit ohne Schwierigkeiten angefahren werden.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines typischen hydraulischen Systems mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenpumpe, Fig. 2 bis 5 Längsschnitte durch eine bevorzugte AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, aus' denen die verschiedenen Stellungen des Pumpenkolbens, der verschiedenen Durchlaßkanäle für das Druckmedium und des Steuerventils während eines vollständigen Arbeitszyklus der Kolbenpumpe zu erkennen sind, Fig. 6 einen nur teilweise dargestellten Längsschnitt durch die Kolbenpumpe aus Fig. 2 bis 5, wobei sich der Ventilkörper in einer mittleren Stellung befindet, Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgeiäßen Kolbenpumpe und Fig. 9 bis 11 Längsschnitbe durch noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, wobei wiederum die verschiedenen Stellungen des Pumpenkolbens, der Durchlaßkanäle für das Steuermedium bzw. Druckmedium und des Ventilmechanismus während eines gesamten Arbeitszyklus der Kolbenpumpe dargestellt sind.
• Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein hydraulisches System 1 mit einer Kolbenpumpe 2 und einem Vorratsbehälter 3 , der eine zu fördernde hydraulische Flüssigkeit enthält und über eine Ansaugleitung 5 mit der Kolbenpumpe 2 verbunden ist, welche das hydraulische Medium durch eine Druckleitung 6 unter hohem Druck abgibt. In den Leitungen 5 und Q sind Rückschlagventile 7 bzw. 8 vorgesehen, um die hydraulische Flüssigkeit in der jeweils gewünschten Richtung anzusaugen und weiterzufördern, ohne daß ein Rückstrom dieser Flüssigkeit möglich ist.
• Die Kolbenpumpe 2 benEtigt als Steuermedium ein unter konstantem geringen Druck stehendes Gas, welches durch eine Einlaßleitung 9 herangeführt wird. Dieses unter geringem Druck stehende Gas erzeugt den hohen Druck der zu fördernden hydraulischen Flüssigkeit aufgrund der Relation der Kolbenflächen, auf welche das Druckgas wirkt, zur Fläche der Kolbenstange bzw. des Teiles des Kolbens, der auf die hydraulische Flüssigkeit wirkt. Die Kolbenpumpe 2 ist im übrigen mit einem Auslaß 10 versehen, welcher das Pumpengehäuse auf einer oder beiden Seiten des Arbeitskolbens entlasten kann, so daß dieser Arbeitskolben entsprechend der auf seine beiden Seiten wirkenden unterschiedlichen Steuerdrücke vorgeschoben und aufgrund einer Rückstellfeder od. dgl. wieder in die Ausgangslage zurückgeschoben, d.h. im Pumpengehäuse hin- und herbewegt werden kann.
• Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 2 ist im einzelnen in Fig. 2 bis 6 dargestellt und besitzt ein Gehäuse 11, das eine Zylinderbohrung 12 enthält, in der axial verschiebbar ein Kolben 13 geführt ist. Dieser Kolben 13 ist mit einer Kolbenstange 14 versehen, die sich in eine Pumpkammer 15 erstreckt, in die durch die Ansaugleitung 5 hydraulische Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 3 eingesaugt werden kann und aus der Pumpkammer 15 durch die Druckleitung 6 abgegeben wird. Ein auf der Kolbenstange 14 angebrachter Dichtungsring 16 verhindert ein Auslecken oder Durchtreten hydraulischer Flüssigkeit um die Kolbenstange 14 in das hintere Ende 17 der Zylinderbohrung 12, welche ständig durch den Auslaß 10 druckentlastet wird.
• Die Hin- und Herbewegungen des Kolbens 13 werden durch abwechselndes Unterdrucksetzen und Druckentlasten des vorderen Endes 18 der Zylinderbohrung 12 in einer nachstehend im einzelnen beschriebenen Weise erzielt. Wenn das vordere Ende 18 der Zylinderbohrung 12 druckentlastet ist, wird der Kolben 13 durch eine auf das äußere Ende der Kolbenstange 14 wirkende äußere Kraft nach links gedrückt, welche dadurch erzielt werden kann, daß man die im Vorratsbehälter 3 befindliche hydraulische Flüssigkeit unter Druck setzt oder indem man eine Druckfeder 19 zwischen dem äußeren Ende der Kolbenstange 14 und dem äußeren Ende der Pumpkammer 15 in der dargestellten Weise anbringt.
• Eine Bewegung des Kolbens 13 in der entgegengesetzten Richtung, d.h. nach rechts, wird dadurch erzeugt, daß man in das vordere Ende 18 der Zylinderbohrung 12 Druckgas einleitet, welches eine auf die größere Fläche des Kolbens 13 wirkende Kraft erzeugt, die wesentlich größer als die verhältnismäßig geringe Gegenkraft ist, die auf die kleine Stirnseite der Klbenstange 14 wirkt. Bei einer praktischen Anwendung der Erfindung wurde mit einem unter einem Druck von 35kg/cm² stehenden Gas ein hydraulischer Druck von 210 kg/cm2 beim Arbeitshub des Kolbens in der Pumpkammer 15 erzeugt, während ein im Vorratsbehälter 3 herrschender Druck von 7 kg/cm² verwendet wurde, um den Kolben in seine Ausgangslage zurückzuscheben, nachdem der auf seine Stirnseite wirkende Druck abgebaut worden war.
• Zum abwechselnden Druckentlasten und Unterdrucksetzen des vorderen Endes 18 der Zylinderbohrung 12 ist ein Ventilschieber 20 vorgesehen, der vorzugsweise in einer Bohrung 21 im Kolben 13 untergebracht ist, wodurch die Konstruktion maximal einfach wird, die für die Steuerung verwendeten Kanäle und Öffnungen möglichst kurz ausgebildet und die Herstellungskosten und das Gewicht auf einem Minimum gehalten werden können. Das als Arbeitsmedlum verwendete Druckgas wird durch ein Einlaßrohr 22 mit verhältnismäßig geringe Durchmesser eingeleitet, das vom Stirnende der Zylinderbohrung in eine zentrale Längsbohrung 32 des Kolbens 13 und der Kolbenstange 14 führt. Dieses Einlaßrohr 22 ist feststehend angeordnet und enthält eine axiale Bohrung 24 , die durch das Stirnende des Gehäuses 11 in die Einlaßbohrung 9 für das Druckgas mündet. Auf der Außenseite des Einlaßrohres 22 sind im Abstand voneinander zwei ringförmige Nuten 25 und 26 angebracht, in denen jeweils ein Dichtungsring 27 bzw. 28 liegt, welche auf während der Hin- und Herbewegungen des Kolbens 13 stets dichtend in der Längsbohrung 23 liegen. Zwischen den Dichtungsringen 27 und 28 ist das Einlaßrohr 22 mit einer sich über eine größere Länge erstreckenden Ringnut 29 versehen, in welche eine die axiale Bohrung 24 schneidende Querbohrung 30 mündet, so daß das durch die axiale Bohrung 24 herangeführte Druckgas in die Ringnut 29 gelangen kann. Ein im Kolben 13 befindlicher Auslaß 31 stellt eine Verbindung zwischen der Ringnut 29 und der den Ventilschieber 20 aufnehmenden Bohrung 21 in allen Lagen des in der Zylinderbohrung 12 hin-und herschiebbaren Kolbens 13 her.
• Der Ventilschieber 20 ist in der dargestellten Weise abgesetzt und besitzt dementsprechend in seinem mittleren Abschnitt eine Diffetialdruckfläche 32, auf welche das in die Bohrung 21 durch den Auslaß 31 gelangende Druckgas wirkt und somit den Ventilschieber 20 nach rechts drückt. Das linke Ende der Bohrung 21 ist durch einen im Kolben 13 befindlichen Kanal 33 stets druckentlastet, da dieser Kanal 33 mit dem hinteren Ende 17 der Zylinderbohrung 12 in Verbindung steht, die , wie oben erwähnt, durch den Auslaß 10 ständig druckentlastet ist. Hingegen wird das rechte Ende der Bohrung 21 in Abhängigkeit von der relativen Lage des Ventilschiebers 20 gegenUber zwei in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordneten Auslöseöffnungen 34 und 35 , die sich zwischen der Bohrung 21 und der Längsbohrung 23 des Kolbens 13, in welche das Einlaßrohr 22 hineinragt, erstrecken, abwechselnd unter Druck gesetzt oder durckentlastet. Wenn das rechte Ende der Bohrung 21 druckentlastet ist, wird der Ventilschieber 20 durch das auf seine Differentialdruckfläche 32 wirkende Druckgas nach rechts geschoben, während der Ventilschieber 20 nach links geschoben wird, wenn das rechte Ende der Bohrung 21 unter Druck steht, da die am rechten Ende des Ventilschiebers 20 befindliche Stirnfläche, auf welche der in der Bohrung 21 herrschende Druck wirkt, größer als die Differentialdruckfläche 32 ist.
• Befindet sich der Ventilschieber 20 in der äußersten linken Stellung (Fig.2), so wird das in die Bohrung 21 gelangende Druckgas durch eine auf der Außenseite des Ventilschiebers 20 befindliche Nut 36 und eine Reihe von kleinen Auslaßbohrungen 37 , die zur Stirnseite oder Vorderseite des Kolbens 13 führen, in das vordere Ende 18 der Zylinderbohrung 12 weitergeleitet, so daß der Kolben 13 gegen die auf das äußere Ende der Kolbenstange 14 wirkende Kraft nach rechts verschoben wird. Gelangt der Kolben 13 in seine am weitesten nach rechts verschobene Lage, die in Fig. 2 praktisch erreicht ist, geht die erste Auslöseöffnung 34 über den Dichtungring 27 hinweg und bewirkt eine Druckentlastung des rechten Endes der Bohrung 21 durch die Längsbohrung 32, Auslaßöffnungen 38 und das hintere Ende 17 der Zylinderbohrung 12. Dadurch kann der auf die Differentialdruckfläche 32 wirkende Druck den Ventilschieber 20 nach rechts verschieben, so daß dieser in die in Fig. 3 dargestellte äußerste rechte Lage gelangt, so daß sich der im vorderen Ende 18 der Zylinderbohrung 12 befindliche Druck über die Auslaßbohrungen 37 und den im Kolben 13 befindlichen Kanal 33 in das hintere Ende 17 der Zylinderbohrung 12 abbaut. Die zweite Auslöseöffnung 35 war während der Bewegung des Kolbens 13 nach rechts vor der ersten Auslöseöffnung 34 bereits mit dem druckentlasteten Teil der Längsbohrung 23 verbunden worden, jedoch konnte diese zweite Auslöseöffnung 35 dabei das rechte Ende der Bohrung 21 nicht entlasten, da dies durch den Ventilschieber 20 verhindert wurde. Wenn der Ventilschieber 20 jedoch seine in Fig. 3 dargestellte äußerste rechte Lage erreicht hat, Wird das rechte Ende der Bohrung 21 über im Ventilschieber 20 befindliche Kanäle 39 und 40 weiter entlastet, da diese Kanäle nunmehr eine Verbindung zwischen dem rechten Ende der Bohrung 21 und der zweiten Auslöseöffnung 35 herstellen.
• Der Druckabbau im vorderen Ende 18 der Zylinderbohrung 12 bewirkt, daß der Druck bald unter einen Wert fällt, bei dem die auf die Kolbenstange 14 ausgeübte Gegenkraft, beispielsweise aufgrund des Vorspannungsdruckes der hydraulischen Flüssigkeit oder des Druckes der Druckfeder 19, genügend groß wird, den Kolben 13 in die in Fig. 4 dargestellte äußerste linke Lage zurückzuschieben. Während der Bewegung des Kolbens 13 nach links geht die Auslöseöffnung 34 über den am äußeren Ende des Einlaßrohres 22 befindlichenDichtungsring 27 hinweg und mündet nunmehr in die Ringnut 29, welche für die Verteilung des Druckgases bestimmt istt Ein Austreten von Druckgas durch diese Auslöseöffnung in die Bohrung 21 wird jedoch durch den Ventilschieber 20 verhindert. Wenn der Kolben 13 jedoch die in Fig. Fig. 4 dargestellte äußerste linke Lage erreicht hat, steht auch die zweite Auslöseöffnung 35 mit der Ringnut 29 in Verbindung, so daß durch diese Auslöseöffnung 35 das in die Ringnut 29 eingeleitete Druckgas durch die Kanäle 40 und 39 in das rechte Ende der Bohrung 21 gelangt, so daß der Ventilschieber 20 wieder nach links verschoben wird, wie Fig. 5 zeigt.
• Nachdem dies geschehen ist, wird wiederum unter Druck stehendes Gas in das vordere Ende 18 der Zylinderbohrung 12 durch die Nut 36 und die zahlreichen kleinen Auslaßbohrungen 37 eingeleitet, so daß der Kolben 13 wieder in die in Fig. 2 dargestellte Lage nach rechts zurückgeschoben wird. Diese Arbeitsgänge wiederholen sich immer wieder.
• Der Hub des Kolbens 13 ist durch den Abstand der Auslöseöffnungen 34 und 35, wo dieselben in die Längsbohrung 23 des Kolbens 13 münden, bestimmt.
• Diese Auslösebohrungen sind vorzugsweise so angeordnet, daß der Koiben 13 während seiner Hin- und Herbewegungen an keinem Ende der Zylinderbohrung 12 anstößt oder zur Anlage kommt.
• Der relative Abstand zwischen den Mündungen der Auslöseöffnungen 34 und 35 in die Bohrung 21 und der im Abstand voneinander auf dem Ventilschieber 20 angeordneten Dichtungsringe 41 und 42, welche die Auslöseöffnungen 34 und 35 gegeneinander isolieren, ist ebenfalls wichtig, um eine Druckverriegelung des Ventilschiebers 20 und somit einen Stillstand der Pumpe in einem Totpunkt be alle Betriebsbedingungen zu verhindern. Wie Fig. 6 am besten zeigt, liegen die Mündungen der-Auslöseöffnungen 34 und 35 in der Bohrung 21 etwas weiter aueeinander als die auf dem Ventilschieber 20 angeordneten Dichtungsringe 41 und 42, so daß eine kleine Menge Druckgas durch die Auslöseöffnungen hindurchströmen kann, wenn sich der Ventilschieber 20 in der in Fig. 6 dargestellten mittleren Lage befindet. Zu diesem Zeitpunkt steht das vordere Ende 18 der Zylinderbohrung 12 mit dem für die Druckentlastung bzw. die Entlüftung vorgesehenen, in das linke Ende der Bohrung 21 mündenden Kanal 33 in Verbindung, so daß der Kolben 13 durch die auf ihn von außen ausgeübte Gegenkraft nach links verschoben werden kann. Deshalb stehen beide Auslöseöffnungen 34 und 35 unter Druck, wenn beim Anfahren der Pumpe der Kolben 13 das Ende seines Hubes erreicht und der Ventilschieber 20 sich in einer Lage befindet, bei der ein Druckausgleich gegeben ist, so daß er an sich nicht verschoben werden kann, sondern sich in einem Totpunkt befindet, so daß Druckgas über beide Dichtungsringe 41 in geringen Mengen hinweggeht und das rechte Ende der Bohrung 21 unter Druck setzt, wodurch der Ventilschieber 20 dann doch nach links verschoben wird. Daraufhin arbeitet die Kolbenpumpe in der obe ß eschriebenen gewünschten normalen Weise.
• In Fig. 7 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe 2' dargestellt, die der in Fig. 2 bis 6 dargestellten Ausführungsform der Pumpe 2 weitgehend ähnlich ist, so daß auch gleiche Positionsziffern für gleiche Teile, lediglich durch einen Strich ergänzt, verwendet werden. Der einzige bedeutende Unterschied besteht darin, daß der Ventilschieber 20' umgekehrt eingebaut worden ist und daß die Verbindungsöffnungen bzw. Steueröffnungen so abgewandelt worden sind, daß eine ständige direkte Druckentlastung oder Entlüftung des rechten Endes der Bohrung 21' in das hintere Endes17' der Zylinderbohrung 12' gegeben ist. Die übrigen Eonstruktionselemente sind im wesentlichen gleich.
• Durch Verwendung eines einen kleinen Durchmesser aufweisenden Einlaßrohres 22, das in der oben beschriebenen Weise in eine zentrale Längsbohrung 23 des Kolbens 13 hineinragt, wird die während des Pumpvorganges entwickelte Reibungskraft aufgrund der vorgesehenen Dichtung stark verringert. Durch die Verwendung von elastischen Dichtungen an allen Dichtungsstellen anstatt überlappenden Passungen werden die Kosten gesenkt und der Wirkungsgrad verbessert, da man ein Ubertreten von Druckmittel zwischen den bewegten Teilen wirksam verhindert.
• Um eine angemessene Lebensdauer der Dichtungen sicherzustellen, können für die Öffnungen 34, 35 und 37 Bohrungen mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern und mit angemessen gebrochenen oder angesenkten Kanten, die über die Dichtungen hinweggehen, verwendet werden. Außerdem kann man die Dichtungen mit überzügen oder Kappen aus abriebfestem Kunststoff wie "Teflon" versehen, um den Abrieb zu verringern.
• Es ist aber auch möglich, überlappende Dichtungspassungen zwischen den sich bewegenden Teilen zu verwenden, falls dig,erwünscht ist. Auch ist es möglich, das als besonders günstig anzusehende feststehende Einlaßrohr 22 wegzulassen und an der Innenwand der Zylinderbohrung 12' ringförmige Nuten 43 und 44 vorzusehen, von denen die eine über eine Einlaßleitung 9' ständig unter Druck steht und die andere über einen Auslaß 10' ständig entlüftet ist, wie Fig. 8 zeigt, um abwechselnd das vordere Ende 18' der Zylinderbohrung 12' in der oben beschriebenen Weise aufgrund der Hin- und Herbewegungen des Ventilschiebers 20' unter Druck zu setzen und zu entlüften. Im übrigen sind jedoch die Bauelemente und auch die Arbeitsweise der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe im wesentlichen den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Pumpe gleich, so daß wiederum für gleiche Teile auch gleiche Positionsziffern , ergänzt durch einen Strich, verwendet wurden. Bei dieser Ausführungsform der Pumpe sind natürlich die auf die Dichtungen ausgeübten Reibungskräfte wegen der von der Außenseite des Kolbens 13' erfolgenden Zufuhr des Druckgases zum Ventilschieber 20' wesentlich größer, wenn die sich gegeneinander bewegenden Teile nicht mit Dichtungssitz ineinander -gepaßt sind, was wiederum höhere Kosten verssacht.
• In Fig. 9 bis 11 ist noch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dargestellt.
• Bei dieser Pumpe 45 erfolgt die Zufuhr und Abfuhr des Druckgases ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 über den Außendurchmesser des Kolbens 46 statt über ein zentral angeordnetes feststehendes-Einlaßrohr, Außerdem ist eine Druckfeder 47 vorgesehen, um den Ventilschieber 48 in seine Ausgangslage zurückzustellen, so daß dieser Ventilschieber nicht als Differentialkolben ausgebildet werden muß. Die für die Rückbewegungen verwendete Druckfeder 47 ist zwischen dem linken Ende des Ventilschiebers 48 und einem in das linke Ende der entsprechenden Bohrung 50 eingesetzten Stopfen 49 angeordnet.
• Wenn sich der Kolben 46 in der in Fig. 9 dargestellten äußersten rechten Lage befindet, ist das rechte Ende der Bohrung 50 über einen in einer weiteren Bohrung 52 innerhalb des Kolbens 46 untergebrachten zusätzlichen Ventilschieber 51 entlüftet. Die rechten Enden der Bohrungen 50 und 52 sind über einen im Kolben 46 untergebrachten Kanal 53 untereinander verbunden und der zusätzlich vorgesehene Ventilschieber 51 enthält einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal 54 und radial davon ausgehende Kanäle 55, welche eine Verbindung zwischen dem rechten Ende der Bohrung 52 und dem nach außen führenden Auslaß 56 über einen weiteren im Kolben 46 untergebrachten Kanal 57 und eine für die Entlüftung vorgesehene Nut-58 in der Zylinderbohrung 64 herstellen, wenn sich der zusätzliche Ventilschieber 51 in seiner äußersten rechten Lage befindet, in welche er von einer Druckfeder 59 gedrückt wird. die sich zwischen dem linken linke -Ende des Ventilschiebers 51 und einem in das/Ende der Bohrung 52 eingesetzten Stopfen 60 erstreckt.
• Die Druckfeder 47 ist aus einem nachstehend erläuterten Grund schwächer als die Druckfeder 59.
• Wenn das rechte Ende der Bohrung 50 entlüftet und somit druckentlastet ist, wird der Ventilschieber 48 von der Druckfeder 47 in die in Fig. 9 dargestellte äußerste rechte Lage gedrückt und schließt damit zwei Auslöseöffnungen 61 und 62 und ermöglicht ein Entlüften des vorderen Endes 63 der Zylinderbohrung 64 durch einen im Kolben 46 vorgesehenen ersten Kanal 6D, der eine Verbindung zwischen dem vorderen Ende der Zylinderbohrung und der Bohrung 50 des ersten Ventilschiebers 48 herstellt, und einen ebenfalls im Kolben 46 befindlichen zweiten Kanal 66, der die Bohrung 50 mit dem hinteren Ende 56 der Zylinderbohrung 64 verbindet, die ständig entlüftet und somit druckentlastet ist. Wenn der Druck im vorderen Ende 63 der Zylinderbohrung 64 genügend weit abgesunken ist, wird der Kolben 46 aufgrund einer auf diesen Kolben ausgeübten äußeren Kraft, beispielsweise einer hydraulischen Gegenkraft oder der Kraft einer Druckfeder 68, die auf das äußere Ende der Kolbenstange 69 wirkt, nach links geschoben.
• Fig. 10 zeigt den Kolben 46 in seiner äußersten linken Stellung, in welcher das durch den Einlaß 70 herangeführte Druckmittel in das rechte Ende beider Bohrungen 50 und 52 über eine für die Druckverteilung vorgesehene Nut 71 und mit dieser in Verbindung stehende, im Kolben 46 untergebrachte Kanäle 57, 53, 54 und 55 und den zusätzlichen Ventilschieber 51 geleitegilBide Auslöseöffnungen 61 und 62 sind geöffnet, um Druckmittel in den Kanal 57 einzuleiten, jedoch wird ein Durchstrom des Druckmittels vom Ventilschieber 48 verhindert.
• Wenn das rechte Ende der Bohrung 50 unter dem Druck des Druckmittels steht, wird der Ventilschieber 46 in die in Fig. 11 dargestellte äußerste linke Lage verschoben, in welcher die Auslöseöffnung 61 mit dem vorderen Ende 63 der Zylinderbohrung 64 durch eine Ringnut 72 im Haupt- Ventilschieber 48 und den ersten Kanal 65 verbunden ist. Jetzt wird ein Entlüften oder Druckentlasten des vorderen Endes 63 der Zylinderbohrung 64 durch den zweiten Kanal 66 verhindert, da der Ventilschieber 48 die Verbindung zwischen den Kanälen 65 und 66 unterbrochen hat.
• Der zusätzliche Ventilschieber 51 wird ebenfalls nach links gedrückt, und zwar aufgrund des im rechten Ende seiner Bohrung 52 herrschenden Druckes, jedoch nicht eher, bevor der Ventilschieber 48 seine äußerste linke Position erreicht hat, weil die auf den Ventilschieber 48 einen Gegendruck ausübende Feder 47 schwächer als die Druckfeder 59 ist, wobei das Druckmittel durch die Öffnung 62 und den Kanal 57 in die Bohrungen 50 und 52 weiter eingeleitet wird, bevor der sich in Bewegung setzende zweite Ventilschieber 51 den Kanal 57 schließt. Dann wird das Druckmittel nur noch über die Auslöseöffnung 62 nachströmen.
• Ein Druckaufbau im vorderen Ende 63 der Zylinderbohrung 64 bewirkt, daß der Kolben 46 wieder nach rechts verschoben wird, wodurch der Arbeitskreislauf der Kolbenpumpe beendet ist. Diese Jrbeitsweise wird so lange fortgesetzt, bis die Zufuhr des für die Steuerung verwendeten Druckmittels unterbrochen wird.
• Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei allen erläuterten Ausführungsformen der erfindungsgißen Pumpe eine vereinfachte Ausführungsform eines Steuerventiles mit entsprechenden Steuerkanälen vorgesehen ist, wodurch eine wirksame und zuverlässige Arbitsweise der Pumpe ohne die Gefahr, daß die Pumpe in irgendeinem Totpunkt stehenbleibt, gewährleistet ist. Die Steuerventile der Pumpe sind vorzugsweise vollständig innerhalb des Kolbens untergebracht, wodurch sich eine äußerst einfache Bauweise der Pumpe ergibt und die Steuerkanäle oder Steueröffnungen kurz sind und direkt in das unter Druck zu setzende Ende der Zylinderbohrung führen können , während das andere Ende der Zylinderbohrung vorzugsweise ständig entlüftet und druckentlastet ist. Eine verhältnismäßig geringe kontinuierlich auf die Kolbenstange ausgeübte äußere Kraft bewirkt eine Rückkehr des Kolbens während des Entlüftens der in der Zylinderbohrung befindlichen Druckkammer und es kann ein vereinfachtes Zufuhrrohr für das Druckmittel verwendet werden, um das Druckmittel unter auf die Dichtung ausgeübter sehr verringerter Reibungskraft zuführen zu können.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Kolbenpumpe mit einem Gehäuse, das in einer Zylinderbohrung einen hin- und herbewegbaren Kolben mit einer vom Kolben ausgehenden und im Gehäuse verbleibenden Kolbenstange als Förderelement enthält, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß das Gehäuse (11) mit einem Auslaß (10,56) zum dauernden Entlüften des die Kolbenstange (14,69) aufnehmenden hinteren Endes (17,67) der Zylinderbohrung (12,64) versehen ist, daß ein Ventil (20,21; 48,50; 51,52) zum Zuführen von Druckmittel in das vordere Ende (18,63) der Zylinderbohrung, wenn sich der Kolben nahe dem vorderen Ende des Gehäuses befindet, und zum Entlüften oder Druckentlasten des vorderen Endes der Zylinderbohrung, wenn sich der Kolben nahe dem hinteren Ende des Gehäuses befindet, vorgesehen ist und daß eine äußere Kraft auf die Kolbenstange wirkt, um den Kolben in Richtung zum vorderen Ende des Gehäuses bzw. in das vordere Ende der Zylinderbohrung zurückzuschieben, wenn das vordere Ende der Zylinderbohrung druckentlastet oder entlüftet ist.

   2.) Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Steuerventil (20,48,51) in einer im Kolben (13,46) befindlichen Bohrung (21,50,52) befindet und Gn dieser für den Ventilschieber bestimmten Bohrung Kanäle (31,33, 37) oder Anschlüsse zum Einleiten und gesteuerten Weiterleiten von Druckmittel vorgesehen sind.

   3.) Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom Kopfende des Gehäuses (11) ein feststehendes Einlaßrohr (22) in eine Öffnung (23) des hin- und herbewegbaren Kolbens (13) erstreckt, wobei dieses Einlaßrohr und der Kolben Steuerkanäle (23,24,31) oder Öffnungen enthalten, um Druckmittel durch das Einlaßrohr in die den Ventilschieber (20) aufnehmende Bohrung (21) zu leiten.

   4.) Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) zwei Auslöseöffnungen (34,35) enthält, die in die den Ventilschieber (20) aufnehmende Bohrung (21) führen und abwechselnd das eine Ende dieser Bohrung entlüften oder unter Druck setzen, wenn sich der Kolben (13) in seinen entgegengesetzten Extremstellungen befindet, um eine Bewegung des Ventilschiebers zum abwechselnden Entlüften und Unterdrucksetzen des vorderen Endes (18) der Zylinderbohrung (12) hervorzurufen.

   5.) Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (20,48,51) zwei im axialen Abstand voneinandg angeordnete Dichtungsringe (41,42) trägt, welche die beiden Auslöseöffnungen (34,35) in allen Stellungen des Ventilschiebers gegeneinander isolieren, wobei der Ventilschieber , wenn er sich in einer druckausgeglichenen mittleren Stellung gegenüber den Auslöseöffnungen befindet, eine Entlüftung der vorderen Endes (18,63) der Zylhderbohrung (12,64) bewirkt, um eine Bewegung des Kolbens (13,46) zum vorderen Ende des Gehäuses (11,45) aufgrund der auf ihn ausgeübten äußeren Kraft zu ermöglichen, und wobei der relative Abstand zwi-schen den Mündungen der Auslöseöffnungen (34,35,61,62) in die den Ventilschieber aufnehmende Bohrung (21,50,52) etwas größer als der relative Abstand zwischen den auf dem Ventilschieber angeordneten Dichtungsringen (41,42) ist, so daß, wenn der Kolben das vordere Ende der Zylinderbohrung erreicht , beide Auslöseöffnungen mit Druckmittel versorgt werden bzw.

   unter Druck stehen und Druckmittel über beide Dichtungsringe in das eine Ende der den Ventilschieber aufnehmenden Bohrung strömen kann, wodurch eine Bewegung des Ventilschiebers zum anderen Ende seiner Bohrung ausgelöst wird.

   6.) Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (20) zum anderen Ende seiner Bohrung- (21) entsprechend dem in einem Ende dieser Bohrung aufgebauten Druck verschoben wird und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Ventilschieber beim Entlüften dieses unter Druc usetzenden Endes in Richtung dieses Endes der Bohrung (21) zurückzuschieben.

   7.) Kolbenpumpe nach Abspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben des Ventilschiebers (20) dieser eine Differentialdruckfläche (32) aufweist, die eine geringere Größe als die dieser gegenüberstehende vordere Stirnfläche des Ventilschiebers besitzt, und daß der Kolben (13) einen Kanal (31) enthält, durch den die Differentialdruckfläche (32) des Ventilschiebers (20) mit Druckmittel beaufschlagt werden kann.

   8.) Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zurückschieben des Ventilschiebers (48,51) zum einen Ende der ihn aufnehmenden Bohrung (50,52) eine Druckfeder (47,59) vorgesehen ist, die zwischen diesem Ventilschieber und dem anderen Ende seiner Bohrung angeordnet ist.

   9.) Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (19) vorgesehen ist, die zum Erzeugen einer auf den Kolben (13) wirkenden äußeren Rüistellkraft am äußeren Ende der Kolbenstange (14) anliegt.

   10.) Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das äußere Ende der Kolbenstange (14) ausgeübte äußere Gegendruck von dem zu pumpenden oder fördernden hydraulischen Medium erzeugt wird, das unter einem ständigen geringen Druck gehalten wird.

   11.) Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (20) in einer Bohrung (21) innerhalb des Kolbens (13) untergebracht ist, sich vom Kopfende des Gehäuses (11) in das vordere Ende (18) der Zylinderbohrung (12) ein feststehendes Einlaßrohr (22) mit auf seiner Außenseite im axialen Abstand voneinander angeordneten zwei Dichtungsringen (27,28) erstreckt, die in einer Längsbohrung (23) des Kolbens (13) liegen und mit der Wandung dieser Bohrung zusammenwirken, daß zwischen diesen beiden auf der Außenseite des feststehenden Einlaßrohres (22) eine Ringnut (29) vorgesehen ist, wobei das Einlaßrohr eine vom Einlaß ende zur Ringnut führende Bohrung (24,30) enthält, um Druckmittel in die Ringnut einzuleiten, daß außerdem der Kolben (13) eine Verbindung (31) zwischen der den Ventilschieber (20) aufnehmenden Bohrung (21) und der das Einlaßrohr (22) aufnehmenden längsbohrung (23) enthält, welche eine Verbindung zwischen der Ringnut (29) des Einlaßrohres (22) und der den Ventilschieber aufnehmenden Bohrung herstellt, daß mit dieser Bohrung außerdem ein Entlüftungskanal (33) in Verbindung steht und sich eine zweite Verbindung (37) vom Kopfende des Kolbens (13) zur in demselben befindlichen Bohrung (21) erstreckt, wobei der Ventilschieber (20), wenn er sich an einem Ende der ihn aufnehmenden Bohrung befindet, eine Verbindung zwischen der zweiten Verbindungsöffnung (37) und dem EntlUftunganal (33) zum Entlüften des vorderen Sandes (18) der- Zylinderbohrung (12) herstellt, und, wenn er sich am anderen Ende der Bohrung (21) befindet, eine Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsöffnung (31,37) herstellt, um Druckmittel in das vordere Ende (18) der Zylinderbohrung (12) einzuleiten, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Ventilschieber (20) vom einen Ende der ihn aufnehmenden Bohrung (21) zum anderen Ende zu verschieben, wenn der Kolben (13) die Enden seiner Hubbewegungen bzw. die Umkehrpunkte bei seinen Hin- und Herbewegungen erreicht. - 12.) Kolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewegen des Ventilschiebers (20) zwei Auslöseöffnungen (34,35) vorgesehen sind, die im Kolben (13) im axialen Abstand desselben hintereinander angeordnet sind und die den Ventilschieber aufnehmenden Bohrung (21) mit der das Einlaßrohr (22) aufnehmenden Längsbohrung (23) des Kolbens verbindet, wobei diese Auslöseöffnungen so angeordnet sind, daß sie Druckmittel aus der Ringnut (29) des Einlaßrohres (22) in ein Ende der Bohrung (21) einleiten, wenn sich der Kolben (13) am hinteren Ende seiner Hubbewegungen befindet, um den Ventilschieber (20) zum anderen Ende der ihn aufnehmenden Bohrung zu schieben, daß das eine Ende der Bohrung (21) über die zentrale Längsbohrung (23) des Kolbens (13) entlüftet wird, wenn sich die Kolben am Kopfende oder vorderen Ende seiner Hubbewegungen befindet, wobei ein im Kolben (13) befindlicher Kanal (38) das innere Ende der Längsbohrung (23) des Kolbens zum hinteren Ende (17) der Zylinderbohrung (12) entlüftet, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Ventilschieber zum einen Ende der Bohrung (21) beim Entlüften dieses Endes zurückzuschieben.

   13.) Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (46) zwei Bohrungen (50,52) zur Aufnahme eines Haupt-Ventilschiebers (48) und eines zusätzlichen Ventilschiebers (51) enthält, wobei durch die Bohrung (52) für den zusätzlichen Ventilschieber ein Ende der für den Haupt-Ventilschieber bestimmten Bohrung (so) abwechselnd unter Druck gesetzt und entlüftet wird, wenn der Kolben (46) die Enden oder Umkehrpunkte seiner Hin- und Herbewegungen oder Hübe erreicht, wobei das Unterdrucksetzen des einen Endes der Bohrung (50) bewirkt, daß der Haupt-Ventilschieber (48) zum anderen Ende dieser Bohrung verschoben wird und somit das vordere Ende (63) der Zylinderbohrung (64), die den Kolben (46) enthält, unter Druck gesetzt wird, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Haupt-Ventilschieber (48) zum erstgenannten Ende der ihn aufnehmenden Bohrung zurückzuschieben, um das vordere Ende (63) der Zylinderbohrung (64) beim Entlüften des einen Endes der ersten Ventilbohrung ebenfalls zu entlüften oder druckzuentlasten.

   14.) Kolbenpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zurückstellen der beiden Ventilschieber (48,50) jeweils eine Druckfeder (47,59) in der betreffenden Bohrung (50,52) angeordnet ist.

   15.) Kolbenpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeidint, daß der zusätzliche Ventilschieber (51) durch den in ein Ende der ihn aufnehmenden Bohrung (52) eingeleiteten Druck in eine Lage verschiebbar ist, in welcher er einen weiteren Durchstrom von Druckmittel durch diese Bohrung verhindert, und daß die zu. Rtlckatellen dieses Ventilschiebers (52) vorgesehen. Druckfeder (59) stärker als die auf den Haupt-V.ntilschieber (48) wirkende Druckfeder (47) ist, so daß der zusätzliche Ventilschieber (51) erst dann verschoben werden kann, wenn der Haupt-Ventilschieber (48) in eine Lage verschoben worden ist, in welcher die Zufuhr von Druckmittel in das eine Ende der ihn aufnehmenden Bohrung (5Q) durch eine im Kolben (46) befindliche Auslösebohrung (62) ermöglicht.

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