DE2505400C3 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe mit einer Mehrzahl von durch eine Exzenterwelle betätigten Hochdruckkolben, die jeweils einlaß- und förderseitig mit einem Rückschlagventil versehen sind, sowie mit mindestens einem ebenfalls durch einen Exzenter betätigten Niederdruckkolben, der jeweils über Rück- so schlagventile mit der Ansaugseite der Hochdruckkolben bzw. mit einem Ansaugkanal verbunden ist, der über eine Saugleitung mit einem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht.

Radialkolbenpumpen der voranstehend beschriebenen Gattung sind aus der DT-PS 8 47 850 bekannt. Diese bekannten Hochdruck-Radialkolbenpumpen besitzen besondere Vorrichtungen, um trotz mit konstanter Winkelgeschwindigkeit weiterlaufender Exzenterwelle die Förderung der Pumpe selbsttätig zu unterbrechen, wenn der Förderdruck einen vorher festgelegten Wert überschreitet. Zu diesem Zweck werden die Kolben in ihrer obersten, von der Exzenterwelle nicht mehr zu beeinflussenden Stellung durch eine hydraulische Verriegelung festgehalten und erst dann an die sich drehende Exzenterwelle zurückgeführt, wenn der Förderdruck wieder in den Arbeitsbereich abgesunken ist.

Aus der OE-PS 2 43 095 ist das Prinzip der Hubbegrenzung zum Zwecke der Mengensteuerung bei einreihigen Radialkolbenpumpen bekannt, bei der bekannten Konstruktion wird der Ansaugdruck der ganzen Kolbenreihe variiert, wodurch im Zusammenspiel mit einer Kolbenfeder eine Begrenzung des Ausgangshubes erzielt wird. Hierbei werden Förderkolben und Antrieb während bestimmter Bewegungsphasen voneinander getrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, deren Fördermenge stufenlos zwischen Null und der maximalen Leistung verändert werden kann und die auch bei kleinsten Fördermengen einen guten Wirkungsgrad besitzt.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Verdrängungsvolumen der Niederdruckkolben größer als das maximale Fördervolumen der Hochdruckkolben ist, daß die Hochdruckkolben ansaugseitig mit einem gemeinsamen Ringkanal verbunden sind, der über das Niederdruck-Förder-Rückschlagventil mit dem Arbeitsraum des Niederdruckkolbens verbindbar ist und daß der Ringkanal über eine Drossel mit der Kurbelk;·Timer des Niederdruckkolbens und die Kurbelkaminer über ein Regelventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist.

Da das maximale Verdrängungsvolumen des Niederdruckkolbens größer als das maximale Fördervolumen der ansaugseitig durch den Ringkanal miteinander verbundenen Hochdruckkolben ist, kann infolge der Verbindung des Ringkanales über die Drossel mit der Kurbelkammer des Niederdruckkolbens und mittels des zwischen Kurbelkammer und Druckmittelvorratsbehälter angeordneten Regelventils der Druck in der Kurbelkammer verändert werden, der seinerseits den Hub des Niederdruckkolbens bestimmt, wodurch eine Veränderung der Fördermenge des Niederdruckkolbens vorgenommen wird. Da die Fördermenge des Niederdruckkolbens abzüglich des über die Kurbelkammer in den Druckmittelvorratsbehälter fließenden Nebenstromes der Fördermenge der Hochdruckkolben und damit der Gesamtfördermenge der Radialkolbenpumpe entspricht, läßt sich mit der erfindungsgemäßen Ausbildung die Gesamtfördermenge der Radialkolbenpumpe stufenlos zwischen Null und der maximalen Leistung verändern, und zwar unter Beibehaltung eines guten Wirkungsgrades, da bei Niederdruckkolben stets ein ausreichender Ansaugweg zur Verfügung steht und da der Verdichtungsraum der Hochdruckkolben durch die Vorspannung des Druckmittels stets vollständig gefüllt wird. Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe kann somit mit geringstmöglicher Fördermenge und mit extrem hohen Drücken unter Einhaltung der vorgegebenen Fördermenge betrieben werden. Gleichzeitig wird der Vorteil erreicht, daß durch das Aufschieben der einlaßseitigen Rückschlagventile der Hochdruckkolben die bei den bekannten Radialkolbenpumpen störenden Ansauggeräusche entfallen, so daß die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe geräuscharm arbeitet.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ringkanal über ein Ventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbindbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Fördermenge schlagartig von der Maximalmenge auf Null und umgekehrt verändert werden kann, da bei geöffnetem Ventil der Ringkanal mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden wird, so daß der Niederdruckkolben drucklos in den Druckmit-

•^vorratsbehälter fördert und den Hochdruckkolben kein Druckmittel zugeführt wird. Sobald dieses Ventil jedoch geschlossen wird, steht sofort die maximale Fördermenge der Radialkolbenpumpe zur Verfugung. Diese erfindungsgemäße Weiterentwicklung ermöglicht somit außer der stufenlosen Veränderung eine schlagartige Abschaltung der Radialkolbenpumpe zu erzielt n.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine für den Niederdruckkolben und die Hochdruckkolben gemeinsame Kurbelkammer. Hierdurch wird erreicht, daß Kolbenfedern für die Hochdruckkolben entfallen, da diese Hochdruckkolben durch die gemeinsame Kurbelkammer mit Druckmittel beaufschlagt werden, welches nicht nur die Federwirkung ersetzt, sondern eine hydraulische Dämpfung der Bewegungen der Hochdruckkolben erzielt, die in verschiedenen Betriebszuständen günstiper ist als die Anordnung von Federn.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Pumpenwelle zwei unterschiedliehe Exzentrizitäten für den Niederdruckkolben bzw. für die Hochdruckkolben aufweist. Dadurch können die Hochdruckkolben mit geringstem Hub zur Erzielung extrem hoher Drücke betrieben werden, ohne hierdurch die Exzentrizität bezüglich des Niederdruckkolbens verändern zu müssen. Beispielsweise durch die Verwendung auswechselbarer Exzenterringe wird bei dieser Ausgestaltung erreicht, daß unabhängig vom Hub des Niederdruckkolbens die Bewegungsverhältnisse der Hochdruckkolben so verändert werden können, daß die auf die Hochdruckkolben wirkenden Querkräfte im Falle der Erzeugung eines extrem hohen Druckes derart verringert werden, daß ein störungsfreier und verschleißarmer Betrieb auch bei einer Höchstbeanspruchung gewährleistet ist. Unter extrem hohen Drücken wird ein Druckbereich von 700 bis 1000 bar verstanden.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Radialkolbenpumpe in einem Längsschnitt dargestellt. Die Erfindung wird anhand dieses Ausführungsbeispieles erläutert.

Die Radialkolbenpumpe besitzt ein Gehäusemittelteil 1, welches stirnseitig durch einen vorderen Gehäusedeckel 2 bzw. einen hinteren Gehäusedeckel 3 verschlossen ist. Auf dem Umfang des Gehäusemittelteiles 1 ist ein Gehäusering 4 angeordnet. In den mittels Schrauben am Gehäusemittelteil 1 befestigten Gehäusedeckeln 2 und 3 ist eine Pumpenwelle 5 drehbar gelagert, die zwei Exzenter 5a und 5b aufweist. Auf jedem dieser Exzenter 5a und 56 ist ein Exzenterring 6 bzw. 7 gelagert. Die Pumpenwelle 5 wird durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben.

Durch den auf dem Gehäusemittelteil 1 angeordneten Gehäusering 4 wird ein ringförmiger Ansaugkanal 8 gebildet, der über eine Saugleitung 9 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 10 in Verbindung steht. An diesem Ansaugkanal 8 ist über ein Niederdruck-Einlaß-Rückschlagventil ti der Arbeitsraum 12 eines Niederdruckkolbens 13 angeschlossen. Dieser Niederdruckkolben 13 ist durch eine Feder 14 belastet, die ihn an den Exzenterring 7 drückt. Der Arbeitsraum 12 des Niederdruckkolbens 13 steht über ein Niederdruck-Förder-Rückschlagventil 15 mit einem Ringkanal 16 in Verbindung, der innerhalb des hinteren Gehäusedeckels 3 ausgebildet ist.

An diesem Ringkanal 16 sind über jeweils ein Hochdruck-Einlaß-Rückschlagventil 17 mehrere Hochdruckkolben 19 angeschlossen. In der Schnittdarstellung ist lediglich ein Hochdruckkolben 19 zu erkennen. Die anderen Hochdruckkolben sind gleichmäßig über den Umfang verteilt im Gehäusemittelteil t angeordnet. Jeder Hochdruckkolben 19 ist in einer Lagerbuchse 20 geführt, welche auf diese Weise den Verdichtungsraum 18 des Hochdruckkolbens 19 bildet und die in eine radiale Bohrung des Gehäusemittelteils 1 eingesetzt ist. Der Verdichtungsraum 18 der Horhdruckkolben 19 steht schließlich über ein Rückschlagventil 21 mit einem Druckkanal 22 in Verbindung, der wiederum allen Hochdruckkolben 19 gemeinsam ist.

Zwischen dem Ringkanal 16 und dem Druckmittelvorratsbehälter 10 verläuft eine Leitung 23, in der ein Ventil 24 angeordnet ist, welches beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Mehrwegeventil ausgeführt ist. Über eine im hinteren Gehäusedeckel 3 ausgebildete Bohrung 3,i steht der Ringkanal 16 weiterhin mit der Kurbelkammer 26 der Radialkolbenpumpe in Verbindung, wobei in der Bohrung 3a eine Drossel 25 angeordnet ist. Die Kurbelkammer 26 ist weiterhin über eine im vorderen Gehäusedeckel 2 angeordnete Bohrung 2a und eine ein Regelventil 27 enthaltende Leitung 28 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 10 verbunden.

An den Druckkanal 22 ist eine Druckleitung 29 angeschlossen, die ein Wegeventil 30 enthält. Von diesem Wegeventil 30 führt eine Versorgungsleitung 31 zu einem Verbraucher 32, der als Arbeitszylinder dargestellt ist. Zwischen dem Wegeventil 30 und dem Druckmittelvorratsbehälter 10 verläuft schließlich eine Rücklaufleitung33.

Wenn die Pumpenwelle 5 in Umdrehungen versetzt wird, bewirkt der auf dem Exzenter 5b gelagerte Exzenterring 7 pro Umdrehung der Pumpenwelle 5 eine Hubbewegung des Niederdruckkolbens 13. Bei der radial nach innen gerichteten Ansaugbewegung saugt dieser Niederdruckkolben 13 Druckmittel über den Ansaugkanal 8 und die Saugleitung 9 aus dem Druckmittelvorratsbehälter 10 an. Bei diesem Ansaugvorgang wird das Niederdruck-Einlaß-Rückschlagventil 11 geöffnet. Sobald sich die Bewegungsrichtung des Niederdruckkolbens 13 umkehrt, steigt der Druck im Arbeitsraum 12, da das Niederdruck-Einlaß-Rückschlagventil 11 schließt und das Niederdruck-Förder-Rückschlagventi! 15 noch nicht geöffnet ist. Erreicht der Druck im Arbeitsraum 12 den durch die Ventilfeder des Niederdruck-Förder-Rückschlagventils 15 vorgegebenen Wert, öffnet sich das Niederdruck-Förder-Rückschlagventil 15 und das Druckmittel strömt aus dem Arbeitsraum 12 in den Ringkanal 16. Bei einer erneuten Richtungsumkehr des Niederdruckkolbens 13 schließt das Niederdruck-Förder-Rückschlagventil 15, während das Niederdruck-Einlaß-Rückschlagventil 11 wieder öffnet. Ein Zurücksaugen des mit erhöhtem Druck in den Ringkanal 16 geförderten Druckmittels wird somit verhindert.

Aus dem Ringkanal 16 gelangt das vorgespannte Druckmittel über die Hochdruck-Einlaß-Rückschlagventile 17 in den Verdichtungsraum 18 der Hochdruckkolben 19. Diese verdichten das vorgespannte Druckmittel auf einen höheren Druck, wobei der Druckanstieg dem Verhältnis des Verdrängungsvolumens des Niederdruckkolbens 13 zum Fördervolumen der Hochdruckkolben 19 entspricht. Das maximale Verdrängungsvolumen des Niederdruckkolbens 13 ist größer als das maximale Fördervolumen der Hochdruckkolben 19. Bei der Verdichtung des Druckmittels in dem Verdichtungsraum 18 der Hochdruckkolben 19 werden die Hochdruck-Einlaß- und Hochdruck-Förder-Rück-

schlagventile 17 und 21 abwechselnd geöffnet und geschlossen, so daß ausschließlich Druckmittel vom Ringkanal 16 in den Druckkanal 22 gefördert wird. Vom Druckkanal 22 gelangt das hochverdichtete Druckmittel über die Druckleitung 29 und die Versorgungsleitung 31 zum Verbraucher 32, der durch das Wegeventil 30 entweder mit der Radialkolbenpumpe oder mit dem Druckmittelvorratsbehälter 10 verbunden oder abgeschlossen werden kann.

Um die Fördermenge der Radialkolbenpumpe schlagartig auf Null absenken zu können, muß lediglich die Leitung 23 durch Betätigen des Ventils 24 geöffnet werden. In diesem Fall gelangt die vom Niederdruckkolben 13 geförderte Druckmittelmenge unmittelbar in den Druckmittelvorratsbehälter 10 zurück, so daß die Hochdruckkolben 19 nicht mit Druckmittel versorgt werden. Hierdurch steht im Druckkanal 22 kein Druckmittel an; die Fördermenge der Radialkolbenpumpe beträgt Null. Wenn durch Betätigen des Ventils 24 die Leitung 23 verschlossen wird, steht schlagartig die maximale Förderleistung der Radialkolbenpumpe zur Verfügung, da die gesamte Fördermenge des Niederdruckkolbens 13 den Hochdruckkolben 19 zugeführt wird, welche das Druckmittel in den Druckkanal 22 fördern.

Durch die mit der Drossel 25 versehene Bohrung 3a steht der Ringkanal 16 ständig mit der Kurbelkammer 26 in Verbindung. In der Kurbelkammer 26 befindet sich somit ständig Druckmittel eines bestimmten Druckes. Dieser Druck kann durch Verstellung des in der Leitung 28 angeordneten Regelventils 27 verändert werden, und zwar in Abhängigkeit von der durch die Drossel 25 erzielten Drosselung. Das in der Kurbelkammer 26 befindliche Druckmittel bewirkt eine hydraulische Dämpfung der Hochdruckkolben 19, so daß die Anordnung von Federn für diese Hochdruckkolben 19 entfallen kann. Wenn der Druck in der Kurbelkammer 26 auf den Niedcrdruckkolben 13 eine Kraft ausübt, die die der Feder 14 übersteigt, wird der Hub des Niederdruckkolbens 13 entsprechend diesen Kraftver-

[o hältnissen verändert, da der Niederdruckkolben 13 nicht mehr in seine unterste Endlage zurückkehrt. Auf diese Weise kann durch Verstellen des Regelventils 27 die vom Niederdruckkolben 13 an den Ringkanal 16 abgegebene Fördermenge stufenlos zwischen Null und der maximalen Förderleistung verändert werden. Zieht man von der vom Niederdruckkolben 18 an den Ringkanal 16 gelieferten jeweiligen Fördermenge die im Nebenstrom durch die Bohrung 3a und die Leitung 28 in den Druckmittelvorratsbehälter 10 strömende Teilmeiv

ίο ge ab, erhält man die den Hochdruckkolben 19 zugeführte Druckmittelmenge, die der jeweiligen Fördermenge der Radialkolbenpumpe entspricht.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpenwelle 5 mit unterschiedlichen Exzentern 5a und 56

2j für den Niederdruckkolben 13 bzw. für die Hochdruckkolben 19 versehen, so daß durch einen kleinen Hub der Hochdruckkolben 19 extrem hohe Drücke mit der Radialkolbenpumpe erzielt werden können. Alle Rückschlagventile sind bei der dargestellten Ausführungsform als federbelastete Tellerventile ausgebildet, wie sie handelsüblich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Radialkolbenpumpe mit einer Mehrzahl von durch eine Exzenterwelle betätigten Hochdruckkolben, die jeweils einlaß- und förderseitig mit einem Rückschlagventil versehen sind, sowie mit mindestens einem ebenfalls durch einen Exzenter betätigten Niederdruckkolben, der jeweils über Rückschlagventile mit der Ansaugseite der Hochdruckkolben bzw. mit einem Ansaugkanal verbunden ist, der über eine Saugleitung mit einem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Verdrängungsvolumen der Niederdruckkolben (13) größer als das maximale Fördervolumen der Hochds uckkolben (19) ist, daß die Hochdruckkolben (19) ansaugseitig mit einem gemeinsamen Ringkanal (16) verbunden sind, der über das Niederdruck-Förder-Rückschlagventil (15) mit dem Arbeitsraum (12) des Niederdruckkolbens (13) verbindbar ist, und daß der Ringkanal (16) über eine Drossel (25) mit der Kurbelkammer (26) des Niederdruckkolbens (13) und die Kurbelkammer (26) über ein Regelventil (27) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (10) verbunden ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (16) über ein Ventil (24) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (10) verbindbar ist.

3. Radialkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und

2, gekennzeichnet durch eine für den Niederdruckkolben (13) und die Hochdruckkolben (19) gemeinsame Kurbelkammer (26).

4. Radialkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (5) zwei unterschiedliche Exzentrizitäten für den Niederdruckkolben (13) bzw. für die Hochdruckkolben (19) aufweist.