DE2249683A1 - Hydraulisch angetriebene kolbenpumpe, insbesondere dosierpumpe - Google Patents

Hydraulisch angetriebene kolbenpumpe, insbesondere dosierpumpe

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DE2249683A1 DE19722249683 DE2249683A DE2249683A1 DE 2249683 A1 DE2249683 A1 DE 2249683A1 DE 19722249683 DE19722249683 DE 19722249683 DE 2249683 A DE2249683 A DE 2249683A DE 2249683 A1 DE2249683 A1 DE 2249683A1
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Description

  • Hydraulisch angetriebene Kolbenpumpe insbesondere Dosierpumpe Zusatz zum Patent ... (Patentanmeldung P 21 47 984.5) Dås Hauptpatent beschreibt'eine hydraulisch angetriebene Kolbenpumpe} insbesondere Dosierpumpe, mit einem Paar Doppelkolben, von denen jeder Doppelkolben eine erste Kolbenfläche, die in einem üir ein Auslaßventil mit einem Auslaß für das Fördermedium verbundenen ersten Zylinderraum liegt, eine gegensinnig zur ersten Kolbenfläche wirkende zweite Kolbenfläche, die in einem mit Antriebs-Steuerflüssigkeit beschickbaren zweiten Zylinderraum liegt, eine gegensinnig zur zweiten Kolbenfläche wirkende dritte Kolbenfläche, die in.einem dritten Zylinderraum liegt, in welchem eine Rückstellkraft auf die dritte Kolbenfläche zur Einwirkung gebracht wird, und eine gegensinnig zurersten und zur dritten Kolbenfläche wirkende vierte Kolbenfläche5.
  • die in einem über ein Einlaßventil mit einem Einlaß für das Fördermedium verbundenen vierten Zylinderraum liegt, aufweist, einem zum ersten Zylinderraum hin öffnenden weiteren Einlaßventil, über das das Fördermedium während des von der Rückstellkraft veranlaßten Rückhubes des betreffenden Doppäkolbens dem ersten Zylinderraum zuführbar ist, einer zur Verbindung der zweiten Zylinderräume der beiden Doppelkolben mit einer Steuerflüssigkeitsquelle dienenden Steuerventileinrichtung, die nach Maßgabe ihrer jeweiligen Einstellung einen von der Steuerflüssigkeitsquelle gelieferten, vorzugsweise einstellbaren vorgegebenen Steuerflüssigkeitsstrom abwechselnd zu den zweiten Zylinderräumen der beiden Doppelkolben hinleitet, wobei in der Nähe der Totpunkte der Bewegungen der beiden Doppelkolben eine Uberschneidungsphase vorgesehen ist, in der beide zweite Zylinderräume mit der Steuerflüssigkeitsquelle verbunden sind.
  • Nach der Lehre des Hauptpate führt bei dieser Xolbenpumpe Jeder Doppelkolben abwechselnd einen Arbeitshub und einen Rückhub unter Vergrößerung bzw. Verkleinerung des zweiten Zylinderraumes aus. Die den Rückhub bewirkende Rückstellkraft wird von einem Kraftspeicher in Form einer Feder oder dergleichen geliefert, der beim Arbeitshub einen Teil der dann von deF Steuerflüssigkeit gelieferten Antriebsenergie aufnimmt und beim Rückhub die nach dem Arbeitshub entspannte Sterflüssigkeit inne Rücklaufleitung fördert sowie gleichzeitig das Fördermedium aus dem vierten Zylinderraum, in den es während des Arbeitshubes eingetreten;war, in den ersten Zylinbrraum zu drücken, Durch den wechselweisen Betrieb der beiden Doppelkolben mit Uberschneidung der Arteitshübe wird ein praktisch pulsationsfreier Förderstrom aus dem gemeinsamen Auslaß abgegeben bzw. in den gemeinsamen Einlaß eingelassen oder eingesaugt. Da auf die vierte Kolbenfläche der Druck des im Einlaß stehenden Fördermediums einwirkt, ist die beschriebene Kolbenpumpe druckkompensiert, d.h. es braucht von ihr nur die Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß überwunden zu werden.
  • Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Leistungsfähigkeit der beschriebenen Kolbenpumpe nach dem Hauptpatent weiter zu verbessern, wobei die Vorteile der Pulsationsarmut und der Druckkompensation erhalten bleiben sollen.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Pumpe der angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwecks Erzeugung der auf die dritten Kolbenflächen einwirkenden RUckstellkräfte die dritten Zylinderräume über die entsprechend ausgebildete Stauerventileinrichtung - im Wechsel mit den zweiten Zylinderräumen des jeweils anderen Doppelkolbens periodisch abwechselnd und mit einer Uberschneidungsphase-mit der Steuerflüssigkeitsquelle verbindbar sind, und daß bei jedem Doppelkolben der erste Zylinderraum über das weitere Einlaßventil an den Einlaß und der vierte Zylinderraum über ein von ihm weg öffnendes weiteres Auslaßventil an den Auslaß angeschlossen ist, so daß jeder Doppelkolben druckkompensiert ist und in beiden Bewegungsrichtungen das Pördermedium sowohl zum Auslaß bin als auch vom Einlaß her entsprechender Steuerflüssigkeitszufuhr fördert.
  • Die erfindungsgeinäße Kolbenpumpe ist bei unverändert guter Pulsationsarmut und Druckkompensation doppeltwirkend und hat demgemäß bei gleicber Hubfrequenz und gleichen Abmessupgefl die doppelte J?örderleistung wie die eingangs beschriebene einfachwirkende Kolbenpumpe.
  • Auch der Fortfall des Kraftspeichers ist baulich und energetisch vorteilhaft. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch der Rückfluß der Antriebs-Steuerfltissigkeit pulsationsarm erfolgt. Dies macht die Beanspruchung der Rohrleitungen gleichmäßiger und wirkt dem Auftreten von Kavitation entgegen.
  • ;Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, wobei alle sich vom Stand der Technik unterscheidenden Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können. Es zeigen: Fig. 1 ein Schema einer érfindungsgemäßen Pumpe, Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise derin Fig. 1 skizzierten Pumpe, Fig. 3 ein Schema einer abgewandelten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe, Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch einen zur Steuerung des hydraulischen Antriebes der erz in dungsgemäßen Pumpe verwendbaren Umlaufsohieber -in einer ersten S6sition, Fig 5 die gleiche Darstellung wie Fig. 4, jedoch bei einer anderen Position des Umlaufschiebers, Fig. 6 ein Schema eines 5teuerflüssigkeitskreislaufs, und Fig. 7 eine schematische Abwicklung des Kolbens des in Fig.- 4 dargestellten Umlaufscbiebers bei der in Fig. 4 dargestellten Position.
  • Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Pumpe enthält zwei Doppelkolben 2 und 4, die ae einen ersten Kolben 6 bzw. 8 und einen dazu koaxialen zweiten Kolben 10 bzw. 12 aufweisen. Jeder Doppelkolben hat vier Kolbenflächenl Die erste Kolbenfläche 14. bzw. 16 liegt in einem ersten Zylinderraum 18 bzw. 20, der über ein Auslaßventil 22 bzw. 24 an einen beiden Doppelkolben gemeXnsamen Auslaß 26 für das Fördermedium, insbesondere eine zu dosierende Betriebsflüssigkeit, angeschlossen ist.
  • Die zweite Kolbenfläche 28 bzw. 30 wirkt gegensinnig zur ersten Kolbenfläche 14 bzw. 16 und liegt in einem zweiten Zylinderraum 32 bzw. 34, der über eine Leitung 36 bzw. 38 mit einer zum Antrieb der Pumpe dienenden Steuerflüssigkeit beschickbar ist.
  • Die dritte Kolbenfläche 40 bzw. 42 wirkt gegensinnig zur zweiten Kolbenfläche 28 bzw..30 und liegt in einem dritten Zylinderraum 44 bzw. 46, der über Leitungen 48 bzw. 50 ebenfalls mit der Steuerflüssigkeit beschlokbar ist.
  • Die vierte Kolbenfläche 52 bzw. 54 wirkt gegensinnig zur ersten Kolbenfläche 14 bzw. 16 und zur dritten Kolbenfläche 40 bzw. 42 und liegt in einem vierten Zylinderraum 56 bzw.
  • 58, der über ein Einlaßventil 60 bzw. 62 mit einem für beide Doppelkolben gemeinsamen Einlaß 64 für das Fördermedium verbunden ist. Ferner gehört zu jedem der beiden Doppelkolben 2, 4 ein zum ersten Zylinderraum 18 bzw. 20 hin öffnendes weiteres Einlaßventil 66 bzw. 68 in einer zum Einlaß 64 führenden Leitung 70 bzw. 72, sowie ein weiteres Auslaßventil 74 bzw. 76, das zum Auslaß 26 hin öffnet. Die Ventile 22, 24, 60, 62, 66,68, 74-, 76 sind hier einfache Kugelrückschlagventile und sind in Betriebsstellungen dargestellt, die sich zu Beginn des Aufwärtshubes des linken Doppelkolbens 2 ergeben, wobei der Doppelkolben 4 in der Endposition seines vorher ausgeführen Aufwärtshubes stehenbleibt. -Die Leitungen 36, 38, 48, 50 sind über eine Steuerventileinrichtung an eine Steuerflüssigkeitsquelle angeschlossen, die einen konstanten, vorzugsweise, einstellbaren Steuerflüssigkeitsstrom abgibt. Dieser konstante Steuerflüssigkeitsstrom wird nach Maßgabe der Steuerventileinrichtung äbwechselnd und im Wechsel zwischen den beiden Doppelkolben den zweiten und dritten Zylinderräumen zugeführt, und zwar so, daß in der Nähe der Totpunkte der Kolbenbewegungen eine Überschneidungsphase vorliegt, in welcher ein zunehmender Teil des Steuerflüsstgkeitsstromes bereits dem bis dahin in einer Totlage gewesenen Doppelkolben zugeführt wird, so daß der in seine Totlage einlaufende-Doppelkolben abgebremst und der aus seiner Tot lage auslaufende Doppelkolben entsprechend beschleunigt wird. Dies schafft günstige Voraussetzungen für die Erzielung der gewUnschten Konstanz und Pulsationsarmut des Förderstromes.
  • Man erkannt also, daß jeder der Doppelkolben 2, 4 zwei Steuerarbeitsräume hat, nämlich den zweiten und den dritten Zylinderraum, und zwei Pumpenarbeitsräume, nämlich den ersten und den vierten Zylinderraum, die abwechselnd als Druck- und Saugräume wirken. Während der eine Doppelkolben einen Hub ausfahrt, bleibt der andere Doppelkolben in Ruhe, mit Ausnahme der-Totpunktbereiche, in denen sich die beschriebene Überschneidungsphase ergibt, in der beide Doppelkolben in Bewegung sind.
  • Die beschriebene Bewegung der beiden Doppelkolben ist übersichtlich in dem Diagramm der Fig. 2 dargestellt.
  • Darin sind die Wege v des Doppelkolbens 2 durch eine dicke (ausgezogene oder unterbrochene)Linie und die Wege v des Doppelkolbens 4 durch eine dünne (ausgezogene oder unterbrochene) Linie dargestellt. Die über der Abszisse liegenden Teile der Fig. 2 beschreiben die Dr.uckhübe, die unter der Abszisse liegenden Teile-die übe. Die voll ausgezogenen Linien beziehen sich auf die erste Kolbenfläche 14 bzw. 16, die gestrichelten Linien auf die vierten Kolbenflächen 52 bzw. 54. Die jeweils nicht mit Druck beaufschlagten Steuerarbeitsräume (zweite und dritte Zylinderräume) sind über die Steuerventileinrichtung entweder mit einem Steuerflüssigkeits-Ablauf der vorzugsweise -Rücklauf verbunden.
  • Zur Erzeugung des Stauerflüssigkeitsstromes kann insbesondere eine Pumpe dienen, die einen vom Gegendruck in weiten Grenzen unabhängigen, aber mrzugsweise einstellbaren Flüssigkeitsstrom liefert. Eine soiche Pumpe kann insbesondere durch eine verstellbare Verdrängte pumpe mit einem drehzahl steifen Antrieb verkörpert werden.
  • -Wegen weiterer Einzelheiten der grundsätzlichen Arbeitsweise wird auf die Beschreibung des Hauptpatents verwiesen, sowie auf die Beschreibung des weiteren Zusatz--patents (Patentanmeldung P 22 32 865.0).
  • Die in Fig. 1 schematischdargesteIlte Ausführungsform erfordert zwei getrennte Ventilblöcke und entsprechende Verbindungsleitungen.
  • F. 3 erläutert schematisch eine Ausführungsform, bei der sämtliche Ventile und deren Verbindungen in einem einzigen Ventilblock 78 angeordnet werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß in jedem Doppelkolben die beiden Kolben nicht starr und koaxial miteinander verbunden, sondern als getrennte Kolben ausgeführt und über eine Koppelverbindung 80 bzw. 82, hier in Form eines Gelenkhebeis, der an den beiden Kolben des betreffenden Doppelkolbens angelenkt und nm eine zwischen den Anlenkpunkten liegende stationäre Achse drehbar ist, gemeinsam gegensinnig bewegbar sind. Um das Verständnis zu erleichtern, sind in Fig. 3 diejenigen Teile, die Teilen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 zeichnet, so daß die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform anhand der zu Fig. 1 gegebenen Beschreibung verstanden werden kann. Bei der Bauweise nach Fig. 3 gehen für beide Doppelkolben 6, 10 bzw. 8, 12 der ersten Zylinderraum 18 bzw. 20 und der vierte Zylinderraum 56 bzw. 58 von dem gemeinsamen Ventilblock 78 aus. Diese Zylinderräume nehmen von den beiden Kolben 6, 10 bzw. 8, 12 jedes Doppelkolbens je ein Endeauf, das dann die erste Kolbenfläche 14 bzw. 16 bzw. die vierte Kolbenfläche 52 bzw. 54 bildet. Die anderen Enden der beiden Kolben 6, 10'des Doppelkolbens 2 liegen in einem zweiten 'Zylinderraum 32 bzw. einem dritten Zylinderraum-44 und zubilden dort die zweite Kolbenfläche 2S bzw. die dritte Kolbenfläche 40, und die anderen Enden der beiden Kolben 8, 12 des Doppelkolbens 4 liegen in einem zweiten Zylinderraum 34 bzw. einem dritten Zylinderraum 46 und biiden dort die zweite Kolbenfläche 30 bzw.
  • die dritte Kolbqnfläche 42.
  • Somit gilt auch bei dieser Ausführungsform, daß bei jedem Doppikolben oder Kolbenpaar die Beaufschlagung des einen Steuerdruckraumes (zweiten oder dritten Zylinderraumes) mit unter Druck stehender Steuerflüssigkeit das Rückführen von Steuerflüssigkeit aus dem anderen Steuerdruckraum (dritten oder zweiten Zylinderraum) bewirkt. Es gelten die gleichen Bewegungsgesetze wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1,mit der einen Ausnahme, daß bei jedem Doppelkolben 6, 10 bzw. 8, 12 die Bewegungen der Kolben nicht in gleichen, sondern in entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Unter Berücksichtigung dieses Unterschiedes ist auch das Diagramm der Fig. 2 ohne weiteres auch für die Ausfühzungsform nach Fig. 3 gültig. Man erkennt ferner, daß auch die Ausführungsform nach Fig. 3 druckkompensiert ist, d.h. der auf der Saugseite vorhandene Druck kompensiert über den (natPlich entsprechend fest auszubildenden) Gelenkhebel 80, 82 einen gleich großen Druck auf der Druckseite.-Dies ergibt .. bei der Anwendung -en bei Eussigkeii, die unter einem Vordruck stehet den Vorteil, daß von dem Pumpenantrieb nur die Förderdruckhöhe und die Strömungsverluste überwunden zu werden brauchen, wie im Normalbetrieb bei der Förderung drucklos angelieferter Flüssigkeiten.
  • Da bei der Ausführungsform nach Fig. 3 nur die Reihenfolge und die Dauer des Unterdrucksetzens der zweiten und dritten Zylinderräume 32, 34 bzw. 44, 46 von der zwischen diese Zylinderräume und die Steuerflüssigkeitsquelle (nicht dargestellt) geschalteten periodisch betätigten Steuerventileinrichtung (nicht dargestellt), vorzugsweise in Form eines Umlaufschiebers, bestimmt ist, nicht aber die Hub-Ausgangsposition der Doppelkolben 6, 10 bzw. 8, 12, sind die als Steuerdruckräume wirkenden zweiten und dritten Zylinderräume 32, 34 bzw. 44, 46 über je ein Hubbegrenzungsventil 84, 86, 88, 90 an die (nicht dargestellte) Steuerventileinrichtung angeschlossen. Jedes dieser Hubbegrenzungsven tile hat einen zu dem zugehörigen Zylinderraum führenden Durchgang 92, 94, 96, 98 und einen mit diesem Durchgang zusammenwirkenden Ventilkörper 100, 102, 104, 106, der von einem von dem benachbarten Kolben ausgehenden, sich durch den Durchgang erstreckenden Ansatz 108, 110, 112, 114 getHágen wird. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfüh'rungsform sinddie Ventilkörper 100, 102, 104,'106 federnd an dem Ansatz gelagert. Zu. diesem Zweck ist jeweils der Ventilkörper auf einem im Durchmesser verringerten Endabschnitt 116, 118, 120, 122 des Ansatzes verschiebbar gelagert, und zwischen einem am freien'Ende des Ansatzes vorgesehenen Anschlag 124, 126., 128, 130 und dem Ventilkörper ist eine Schraubenfeder 132, 134, 136, 138 vorgesehen, die normalerweise den zugeordneten Ventil körper an die durch den Anfang des Endabschnitts 116, 118, 120, 122 gebildete Schulter 140, 142, 144, 146 drückt, Wenn beim Einschalten der Pumpe die Doppikolten 6, 10 bzw.
  • 8, 12 nicht in richtig einander zugeordneten Positionen sind, führt derjenige Kolben, der infolge der zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Stellung der Steuerventileinrichtung mit Steuerflüssigkeisdruck beaufschlagt wird, einen im Sinne der Fig. 3 nach unten gerichteten Hub aus.Beim Erreichen der unteren Totpunktlage wird das dem Kolben zugeordnete Hubbegrenzungsventil geschlossen, so daß die Kolbenbewegung auch dann aufhört, wenn infolge dernoch nicht erreichten Synchronisierung zwischen der Steuerventileinrichtung und der Kolbenbewegung die Steuerventileinrichtung water Steuerflüssigkeit zu dem betreffenden Zylindenaum leitet. Die Schließbewegung des Hubbegren-'zungsventils wird durch seine Feder 132, 134,. 136, 138 gedämpft. Infolge der Trägheit des Kolbens entsteht beim Schließen in dem zugehörigen Zylinderraum ein Unterdruck, durch dessen Wirkung das Ventil fest auf seinen Sitz gepreßt wird. Die nicht mehr in den Zylinderraum eingelassene überflüssige Steuerflüssigkeitsmenge wird vorzugsweise über ein (nicht dargestelltes)Uberdruckventil abgelassen, das üblicherweise im Ausgang der (nicht dargestellten) Steuerflüssigkeitsquelle vorgesehen ist. Sobald die Steuerventileinrichtung die Einspeisung von unter Druck stehender Steuerflüssigkeit auf einen anderen Zylinderraum umschaltet, muß die Steuerflüssigkeit, die;sich in dem bis dahin beaufschlagten Zylinderraum befindet, möglichst frei abströmen können. Dies ist bei der dargestellten Ausführungaform mit federnden Ventilkörpern dadurch erleichtert, daß die Ventilkörper 100, 102, 104, 106 durch einen im zugehörigen Zylinderraum entstehenden leichten Überdruck gegen ihre Feder angehoben werden und so einen verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitt freigeben. Mit zunehmendem Hub (im Sinne der Fig. 3 nach oben) des Kolbens und dementsprechend größer werdendem Strömungsquerschnitt und kleiner werdendem Uberdruck wird der Ventlkörper wieder durch seine Feder in seine Ruhelage auf der Schulter 140, 142, 144, 146 gedrückt.
  • Man erkennt aufgrund der vorstehenden Beschreibung, daß durch die Wirkung der Hubbegrenzungsventile 84, 86, 88, 90 'die Bewegung der Doppelkolben 6, 10 bzw. 8, 12 rasch mit der periodischen Betätigung der Steuerventileinrichtung synchronisiert wird. Im synchronisiergen Zustand ist die Wirkung der-Hubbegrenzungsventile am geringsten und nahezu aufgehoben, es sei denn, daß die von der Steuerventileinrichtung periodisch gelieferten Steuerflüssigkeitsmengen nicht genau gleich groß sind; dies kann in der Praxis durchaus vorkommen. Ohne die Anwesenheit der Hubbegrenzungsventile würde dann der mit zu großen Steuerflüssigkeitsmengen beaufschlagte Kolben. sein mittleres Hubniveau entsprechend verändern, bis irgendwann einer der Kolben am zugehörigen Zylinderboden anschlagen würde.
  • Die Hubbegrenzungsventile sind auch in. bezug auf die von der Steuerventileinrichtung bewirkte Uberschneidungsphase (vgl. Fig. 2) vorteilhaft0 Wenn bei einem Druckhub das Hubbegrenzungsventil schon zu schließen beginnt, bevor der dem betreffenden Zylinderraum zugeleitete Steuerflüssigkeitsimpuls ganz zu Ende ist, ergibt sich eine Druckerhöhung in dem Steuerflüssigkeitsstrom vor dem Hubbegrenzungsventil. Zu dieser Zeit wird aber zwecks uberschneidung der Druckhübe bereits ein Teil des Steuerflüssigkeitsstromes einem anderen Zylinderraum zugeführt, um dort einen Druckhub des -zugehörigen Kolbens einzuleiten. Dieser Umschaltvorgang wird durch die beschriebene Druckerhöhung ntZerstützt. Auch wird durch die Anwesenheit der-Hubbegrenzungsventile ein etwaiger Uberschuß an Steuerflüssigkeit auf alle Kolben wrteilt und ausgeglichen.
  • Als Steuerventileinrichtung für die beschriebenen Kolbenpumpen kann insbesondere ein Umlaufschieber verwendet werden, dessen grundsätzlicher Aufbau und Wirkungsablauf in dem Hauptpatent ...(Patentanmeldung P 21 47 984.5) und in dem Zusatzpatent ..(Patentanmeldung P 22 32 865.0) beschrieben sind. Es versteht sich, daß bei den hier beschriebenen Pumpen die Steuerventileinrichtung vier Druckanschlüsse aufweisen muß, da vier Steuerarbeitsräume vorhanden sind, nämlich zwei zweite Zylinderräume 28 und 30, sowie zwei dritte Zylinderräume 44 und 46.
  • Auch andere die Steuerung ruder den Antrieb betreffende wesentliche Merkmale nach dem Hauptpatent und dem genannten anderen Zusatzpatent können mit Vorteil auch bei den hier beschriebenen Pumpen angewendet werden. So kann insbesondere die Wechselfrequenz'der Steuerventileinrichtung entsprechend dem Steuerflüssigkeitsstrom einstellbar sin. Damit kann insbesondere erreicht werde daß bei einer Verstellung der XteuerflUssigkeitsmenge die dementsprechend gleich große Veränderung der Fördermenge oder Förderleistung der Pumpe nicht oder nicht allein durch Verändern des Kolbenhubes er,-reicht wird. Besonders wichtig ist dafür der auch im Hauptpatent und in dem genannten Zusatzpatent hervorgehobene Fall, daß die Wechselfrequenz der Steuerventileinrichtung proportional zum Steuerflüssigloritsstrom veränderlich ist.
  • In diesem Fall bleibt der Kolbenhub konstant, Wenn man den Proportionalitätsfaktor veränderbar macht, kann man je nach dessen Einstellung einen bestimmten Kolbenhub wahlen, insbesondere also sicherstellen, daß ein maximal möglicher Hub voll ausgenutzt wird.
  • Fign. 4 und 5 erläutern in einer schematishen Schnittdarstellung die Wirkungsweise einer Steuerventileinrichtung, die als Umlaufschieber ausgebildet ist. Der dargestellte Umlaufschieber enthält zwei Schieberteile 148, 150 in Form einer zylindrischen Hülse bzw. eines darin angeordneten Kerns, die relativ zueinander um die Achse 152 drehbar sind.
  • Der eine Schieberteil 148 enthält DruckanscKh8-Öffnungen Aw B, C, D, die an die zweiten und dritten Zylinderräume 32, 34 bzw. 44, 46 anschließbar sind, also an die Leitungen 36, 38 bzw. 48, 50. Der andere Schieberteil 150 enthält ZuMitungsöffnungen P, die mit der Steuerflüssigkeitsquelle verbunden sind, und Ableitungsöffnungen R, die mit einer Ableitung für die Steuerflüssigkeit, insbesnndere einer zur Steuerflüssigkeitsqulle zurückführenden Rückleitung,' verbunden sind.
  • In Fig. 4 ist der Umlaufschieber in einer Neutrallage ('Totpunktlage) dargestellt, in welcher eine Überschneidungsphase beim Übergang des Stauerflüssigkeitsaustritts von Druckanschluß A zum Druckanschluß D vorliegt.
  • In Fig. 5 ist eine andere.Neutrallage dargestellt, in der eine Überschneidung von C nach B erfolgt.
  • Fig. 6 erläutert schematisch den Anschluß der Zuleitungsöffnungen P und der Ableitungsöffnungen R an den Ausgang 154 bzw. den Sumpf 156 einer Steuerflüssigkeitsquelle 158 in Form einer Verstellpumpe, die von einem Notor angetrieben wird und mit ihrem Eingang 162 an den Sumpf 156 angeschlossen ist.
  • Fig. 7 stellt schematisch eine Abwicklung des Umlaufschieber-Kerns 150 in der in Fig. 4 dargestellten Neutrallage dar. Die Drehrichtung ist durch den Pfeil 164 angegeben, und ferner sind einige Drehwinkel eingetragen. AnhEnSder Figuren 4 bis 7 ist die Arbeitsweise des Umlaufschiebers ohne weiteres verständlich. Der Kern 150 wird mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedreht.
  • Die in den Figuren 4 und 7 dargestellte Einstellung des Umlaufschiebers entspricht etwa dem in Fig. 3 dargestellten Pumpenzustand im synchronisierten Betrieb. Dabei wird der Kolben 6 über den Druckanschluß A und den Zyl inderraum 32 mit unter Druck stehender Steuerflüssigkeit beaufschlagt und befindet sich kurz vor seinem unteren Totpunkt und im Beginn der Cberschneidungsphase mit Kolben 12, der noch in seinem oberen Totpunkt verharrt. Dementsprechend steht Kolben 8 im unteren Totpunkt. Kolben 10 wird wegen der Koppelung mit Kolben 6 nach oben bewegt und befindet, sich kurz vor seiner oberen Totlage. Die vom Kolben 10 aus dem Zylinderraum 44 herausgedrückte Steuerflüssigkeit wird über den Druckanschluß C abgeleitet. Unmittelbar anschließend wird der Kolben 12 unter dem Einfluß des mehr und mehr in seinen Zylinderraum 46 übergeleiteten Steuerflüssigkeitsstromes nach unten und der damit gekoppelte Kolben 8 nach oben bewegt. Die dabei vom Kolben 8 aus dem Zylinderraum 34 verdrängte Steuerflüssigkeit wird über den Druckaschluß B abgeleitet. Damit im Umlaufschieber während des Rücklaufs keine zusätzlichen Drosselverluste entstehen, sind bei der dargestellten Ausführungsform die Ableitöffnungen R so angeordnet und ausgebildet, daß sie stets einen kleineren Strömungswiderstand darstellen als die Zuleitungsöffnungen P. Man erkennt in Figuren 4 und 7, daß, beispielsweise die gerade mit dem Druckanschluß B verbundene. Ableitöffnung R schon in der dargestellten Neutrallage einen großen, etwa dem Gesamtquerschnitt des Druckanschlusses B entsprechenden Durchflußquerschnitt freigibt. Auch der Rfnungsquerschnitt für den Rücklauf aus dem Zylinderraum 44 über den Druckanschluß C ist in der dargestellten Position noch größer als der Öffnungsquerschnitt für den Zulauf von Steuerflüssigkeit über den Druckausschlúß A zum Zylinderraum 32,des Kolbens 6; am Ende des Steuerimpulses werden aber beide Öffnungen gleichzeitig geschlossen.
  • FUr jeden Druckanschluß A, B, C, D gilt, daß zwischen dem Absperren des Rücklaufs und dem Öffnen des Zulaufs für den neuen Steuerimpuls eine Uberdeckungsphase vorgesehen ist, während welcher der Druckanschluß verschlossen ist und der zugeordnete Kolben somit in Ruhe bleibt. Diese Überdeckungsphase mit Kolbenstillstand ist in dem Diagramm der Fig. 2 als auf der Abszisse liegend waagerechte Linie (m O) dargestellt.
  • Andere Ausführungsformen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere könneri.d,ie in dem Hauptpatent und in dem Zusatzpatent ... (Patentanmeldung 22 32 8650) beschriebenen Merkmale soweit möglich und zweckmäßig auch bei Pumpen nach der vorliegenden Erfindung Anwendung finden. Zu diesen Merkmalen gehört beispielsweise auch eine zusätzliche axiale Verschiebbarkeit der Teile 148, 150 des Umlaufschiebers, in Fig. 7 durch den Pfeil 166 angedeutet, um Drossel-und UberschneidungsSunktionen wahlweise verändern zu können.

Claims (12)

  1. Patentanspruche
    S Hydrauliseb angetriebene Kolbenpumpe, insbesondere Dosierpumpe, mit einem Paar Doppelkolben, von denen jeder Doppelkolben eine erste Kolbenfläche, die in einem über ein Auslaßventil mit einem Auslaß für das Fördermedium verbundenen ersten Zylinderraum liegt, eine gegensinnig zur ersten Kolbenfläche wirkende zweite Kolbenfläche, die in einem mit Antriebs-Steuerflüssigkeit verschiebbaren zweiten Zylinderraum liegt, eine gegensinnig zur zweiten Kolbenflåche wirkende dritte Kolbenfläche, die in einem dritten Zylinderraum liegt, in welchem eine Rückstellkraft auf die dritte Zylinderfläche zur Einwirkung gebracht wird., und eine gegensinnig zux ersten und zur dritten Kolbenfläche wirkende vierte Kolbenfläché, die in einem über ein Einlaßventil mit einem Einlaß für das Fördermedium verbundenen vierten Zylinderraum liegt, aufweist, einem zu ersten Zylinderraum hin öffnenden weiteren Einlaßventil, -über das das Pördermedium während des von der Rückstellkraft veranlaßten Rückhubes des betreffenden Doppelkolbens dem ersten Zylinderraum zuführbar ist, einer zur Verbindung der zweiten Zylinderrume der beiden Doppelkolben mit einer Steuerfl\xssigkeitsquelle dienenden Steuerventileinrichtung, die nach Maßgabe ihrer jeweiligen Einstellung einen von der Steuerflüssigkeitsquelle gelieferten, vorzugsweise einstellbaren vorgegebenen Steuerflüssigkeitsstrom abwechselnd zu den zweiten Zylinderräumen der beiden Doppelkolben hinleitet, wobei in der Nähe der Totpunkt der Bewegungen der beiden Doppelkolben eine Überschneidungsphase vorgesehen ist, in der beide zweite Zylinderräume mit der Steuerflüssigkeitsquelle verbunden sind, nach Patent (Patentanmeldung P 21 47 984.5 -15), dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzeugung der auf die dritten Kolbenflächen (40;42)einwirkenden Rückstellkräfte die dritten Zylinderräume (44;46) über die entsprechend ausgebildete.
    Steuerventileinrichtung abwechselnd mit den zweiten Zylinderräumen (34;32) des jeweils anderen Doppelolbens(4;2) periodisch abwechselnd und mit einer Überschneidungsphase mit der Steuerflüssigkeitsquelle verbindbar sind, daß in jedem Doppelkolben(2;4) der erste Zylinderraum (18;20) über das weitere Einlaß ventil (66;68) an den Einlaß (64) und der vierte Zylinderraum (56>58) über ein von ihm weg öffnendes weiteres Auiaßventil (74-;76) an den Auslaß (26) angeschlossen ist, so daß jeder Doppelkolben (2;4) druckkompensiert ist und in beiden Bewegungsrichtungen das Bördermedium sowohl zum Auslaß (26) hin als auch vom Einlaß (64) her entsprechend der Steuerflüssigkeitszufuhr fördert.
  2. 2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (22, 60, G6,74;24,62, 68,76) in einem gemeinsamen Ventilblock (78) angeordnet sind, daß jeder Doppelkolben (2;4) zwei nebneinander angeordnete, über eine Koppelverbindung gemeinsam gegensinnig bewegbare Kolben (6;tC; 8,12) aufweist, daß der erste Zylinderraùm (18;20) und der-vierte Zylinderraum (56;58) vom Ventilblock (78) ausgehen und von den beiden Kolben (6,8;10,12) je ein Ende aufnehmen, da-s dann die erste Kolbenfläche (14;16) bzw. die vierte Kolbenfläche (52;54) bildet, und daß die anderen Enden der beiden Kolben (6,8;10,12) in dem zweiten Zylinderraum (32;34) bzw. dem dritten Zylinderraum (44;46) angeordnet sind und die zweite Kolbenfläche (28;0) bzw. die dritte Kolbenfläche (40;42) bilden.
  3. 3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinderraum (32;34) und der dritte Zylinderraum (40;42) über je ein von dem zugehörigen Kolben bei Erreichen eines vorbestimmten Hubes schließend betätigtes Hubbegrenzungsventil (84,86;88,90) an die Steuerventileinrichtung angeschlossen ist.
  4. 4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubbegrenzungsventil (84,86;88,90) einen zu dem zugehörigen Zylinderraum (32,44;34,46) führenden Durchgang (92,94;96,98) und einen mit diesem Durchgang zusammenwirkenden Ventilkörper (100,102;104,106), der von einem von dem benachbarten Kolben ausgehenden, sich durch den Durchgang erstreckenden Ansatz (108,110;112,114) getragen wird, aufweist.
  5. 5. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (100,102;104,106) federnd an dem Ansatz (108,110;112,114) gelagert ist.
  6. 6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelvrbindung einen die beiden Kolben (6, 10; 8, 12) verbindenden und an diesen angelenkten Gelenkhebel (80; 82) aufweist, der um eine mittig zwischen den Anlenkpunkten liegende stationare Achse drehbar ist.
  7. 7. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselfrequenz der Steuerventileinrichtung entsprechend dem Steuerflüssigkeitsstrom einstellbar ist.
  8. 8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselfrequenz der Steuerventileinrichtung proportional zum Steuerflüssigkeitsstrom veränderbar ist.
  9. 9. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitätsfaktor veränderbar ist.
  10. 10" Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An-.
    sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung ein Umlaufschieber ist.
  11. 11. Kolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufschieber zwei gegeneinander gedrehte Schieberteile (148,150) aufweist, von denen der eine Schieberteil (148) die zu den zweiten und dritten Zylinderräumen (32,44;34,46) führenden DruckaYslaßöffnungen (A,B,C,D) und der andere Schieberteil (150) Zuleitungsöffnungen (P) und Ableitungsöffnungen (R) für die Steuerflüssigkeit aufweist, und daß die Ableitungsöffnungen (R) so angeordnet und ausgebildet sind, daß der jeweils von Steuerflüssigkeit zu entleerende Zylinderraum spätestens gleichzeitig mit dem Beginn des Einlaufs in den mit Steuerflüssigkeit zu beaufschlagenden Zylinderraum mit einer Ableitungsöffnung in Verbindung steht.
  12. 12. Kolbenpumpe nach Anspruch il, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Umlaufschieber die Ableitöffnungen (R) so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie stets einen kleineren Strömungswiderstand bieten als die Zuleitungsöffnungen (P).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4130295A1 (de) * 1991-09-12 1993-03-25 Ludwig Bluecher Foerdereinrichtung
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C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8340 Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent