DE2735582A1

DE2735582A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2735582A1
Application number: DE19772735582
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kita
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1977-08-06
Publication date: 1978-02-16
Also published as: JPS5322603A; FR2361553A1; DE2735582B2; AU515795B2; DE2735582C3; AU2735977A; FR2361553B1; GB1585848A

Description

Dr. Max Schneider Dr. Alfred Eitel »pn*. Ernst Czowalla gi Patentanwälte Peter Matschkur

85 Nürnberg 106, den 4. August 1977 KönigstraBe 1 (Museumsbrücke) Fernsprech-Sammel-Nr. 203931

Parkhau* Katharlnenhof Parkhaus AdlerstraBe

diese.Nr. 28 5o9/Sk-Rl.

SHIMADZU SEISAKUSHO LTD., 378, Ichinofunairi-cho, Kawaramachi-Nijo Sagaru, Nakagyo-ku-Kyoto /Japan

"Kolbenpumpe"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, insbesondere auf eine verbesserte Kolbenpumpe, die anstelle der konventionellen axialen Plunger-Pumpe benutzt werden kann.

Allgemein gesprochen, hat die Kolben- oder Plunger-Flüssigkeitspumpe den Vorteil, daß sie gegenüber derGetriebepumpe die Kontrolle ihrer Fördermenge insbesondere entsprechend dem Förderdruck ermöglicht, wobei sie für verschiedene Einsatzmöglichkeiten weit verbreitet benutzt wird, d.z.B. US-PS 2 99o 781, US-PS 3 236 189. Jedoch sind all diese Pumpen in der Art der axialen Plunger-Pumpe, wo der Zylinderblock (oder das Zylinderfaß) mit einer Vielzahl von länglichen zylindrischen öffnungen versehen ist, die satellitenartig im Kreis um die Antriebswelle angeordnet sind und sich in Richtungen parallel zur Antriebswelle erstrecken, und wo eine Vielzahl von ausdehnbaren Plunger-Anordnungen ein Paar von

809307/0698

Deutsche Bank A. G. Nürnberg Nr. 03/30688, BLZ78070012- Hypobank Nürnberg Nr. 156/ Z74500, BLZ 76020214 Postscheck-Konto: Amt Nürnberg Nr. 38305-855 - Drahtanschrift: Norlspatent

gleitfähigen Kolbenteilen umfaßt, die in jede der zylindrischen öffnungen eingeführt sind, und der Pumpvorgang durch die relative Rotation zwischen einer Gruppe von Plunger-Teilen und der geneigten Scheibe, die auf der Antriebswelle fest montiert ist,bewirkt wird.

Da im Fall der konventionellen axialen Plunger-Pumpe jedes Plunger-Teil satellitenartig in axialerJRic-htung angeordnet ist, ergibt sich ein Nachteil dadurch, daß m-it der Vergrößerung des Durchmessers jedes Plunger-Teils eine Veränderung des Umrisses des Pumpengehäuses verbunden ist,und deshalb ein längerer Hub in axialer Richtung erforderlich ist, um eine größere Ausstoßmenge an Flüssigkeit zu erhalten, infolgedessen also durch die Gruppe von Plunger-Teilen, die sich, angetrieben durch die relative Rotation zwischen dem Zylinderblock und der geneigten Scheibe, um sich selbst dreht, ein Bruch insbesondere sowohl an deren oberem Ende, als auch an deren unterem Ende dadurch verursachen wird, daß die innere Oberfläche jeder Zylinderöffnung wesentlich berührt wird und dabei Verschleiß eintritt, was die Entstehung eines Durchgangs zwischen jeder Zylinderöffnung und dem eingefügten Plunger-Teil bewirkt, wodurch die Saug- und Druckwirkung vermindert wird.Darüber hinaus wird bei einer solchen Hin- und Herbewegung, wie sie durch langhubige Plunger-Teile ausgeführt wird, die Trägheit eine hohe Geschwindigkeit und ein Arbeiten bei hohem Druck mehr oder weniger verhindern und die Pumpe deshalb für den eigentlichen Zweck ungeeignet machen. Außerdem wird eine Anordnung, wie oben erwähnt, unvermeidlich eine größere Fläche relativen Gleitens hervorrufen,wobei gegenseitiger Kontakt besteht zwischen der geneigten Scheibe

80Se07/C69S

und jedem Plunger-Teil, wodurch ständig Störungen, wie Beschädigungen aufgrund von Reibung der geneigten Scheibe oder jedes Plunger-Teils, verursacht werden. Diese Probleme beruhen vermutlich auf dem konstruktiven und in der Konzeption begründeten Nachteil der konventionellen axialen Plunger-Pumpe. Darüber hinaus ist es bei diesem Pumpentyp schwierig, den Druckausgleich zwischen Zylinderblock und geneigter Scheibe aufrecht zu erhalten.

Dementsprechend ist es die hauptsächliche Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpe an die Hand zu geben, die eine höhere Wirksamkeit und eine einfache Konstruktion aufweist, wobei die Nachteile aufgrund der konstruktiven Probleme der axialen Plunger-Pumpe, wie sie oben erwähnt wurden, verbessert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe vorzusehen, die eine solche Konstruktion hat, die sie geeignet macht,den Druckausgleich des Pumpmechanismus einschließlich des Zylinderblocks oder des zylindrischen Halters und des runden kegelstumpfartigen Rundkörpers aufrecht zu halten.

Darüber hinaus zielt die Erfindung darauf ab, eine Kolbenpumpe vorzusehen, die mit einem verbesserten Druckausgleichskreislauf der Förderflüssigkeit ausgestattet ist.

Schließlich soll die Erfindung eine Kolbenpumpe an die Hand geben, deren Fördermenge nach Wunsch verstellbar ist.

80SS07/CS98

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe besitzt einen Gleitblock, der durch einen Endabschluß gleitend gelagert ist, wobei letzterer zusammen mit einem Gehäuse die abgeschlossene Pumpenkammer bildet, in die ein Rundkörper hineinragt, der am Gleitblock befestigt ist. Der Gleitblock wird von einem Teil gebildet, das einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, während andererseits der Rundkörper aus einem Teil mit runder, kegelstumpfartiger Form gebildet wird, welches am Gleitblock an der Seite mit dem größeren Durchmesser befestigt ist.

Die konische Peripherie des Rundkörpers weist zwei gegenüberliegend angeordnete, bogenförmige Ausnehmungen auf, die mit einer Einlaß- bzw. einer Auslaßöffnung in der Endabdeckung verbunden sind.

Der Druckausgleich des Rundkörpers wird durch einen Mechanismus aufrechterhalten, wobei gegenüber der bogenförmigen Ausnehmung, die mit der Aua]a?öf fnung verbunden ist, ein ein^enrbei I»·' kv Drui-.kra.uni ausgebildet ist, der eine definierte Fläche einschließlich des Durchgangs, der die Auslaßöffnung mit der bogenförmigen Ausnehmung verbindet, aufweist, wobei dieser Druckraum in der geneigten Oberfläche des Gleitblocks ausgebildet ist. In diesem Druckraum wird unter Druck eine Flüssigkeit aus der Förderflüssigkeit gefüllt.

80SS07/C688

Im Rundkörper ist darüber hinaus ein Zylinderblock vorgesehen, der eine Vielzahl von zylindrischen öffnungen aufweist, die drehbar in dessen konische Peripherie eingepaßt sind, und zwar so, daß jede zylindrische öffnung vertikal zur konischen Peripherie des kegelstumpfartigen Rundkörpers angeordnet ist. In jede der zylindrischen öffnungen ist ein Kolben eingesetzt, wobei jeder Kolben zwischen dem Zylinderblock und einem zylindrischen Halter gehalten wird, wobei letzterer dne Vielzahl von Flächen an der Innenwand aufweist, die stets in dichtendem Kontakt mit jeweils der äußeren Stirnseite jedes Kolbens sind. Der Zylinderblock und der zylindrische Halter werden durch eine gemeinsame Antriebswelle zu einer gemeinsamen Drehbewegung angetrieben.

An den beiden Endflächen des Gleitblocks sind zwei Kolbenmechanismen angeordnet, die sich gegenüber-stehen und deren Druckkraft unterschiedlich ist, wobei die Druckkraft dieser Kolbenmechanismen durch eine Hochdruckflüssigkeit aus der Förderflüssigkeit bewirkt wird, weshalb der Gleitblock zum Gleiten gebracht wird. Er wird dabei durch denjenigen Kolbenmechanismus gedrückt, der die größere Druckkraft gegenüber der Druckkraft des anderen Kolbenmechanismus besitzt, welcher einer geringere Druckkraft aufweist, was dazu führt, daß das Zentrum des Rundkörpers exzentrisch wird gegenüber dem Zentrum der Antriebswelle, die den Zylinderblock und den zylindrischen Halter zusammen mit diesem antreibt, wobei der Hub jedes Kolbens proportional zur Exzentrizität wird.

80SS07/C698

Weiterhin ist der Kolbenmechanismus mit der größeren Druckkraft von den beiden Kolbenmechanismen, die einander gegenüber an den beiden Endseiten desGleitblocks angeordnet sind und ihre Druckkraft durch eine HochdruckflUssigkeit aus der Förderflüssigkeit

erhalten, mit einer Abflußöffnung durch ein Druckbegrenzungsventil verbunden, wodurch der Kolbenmechanismus mit der größeren Druckkraft dann, wenn der Druck der Förderflüssigkeit über einen vorbestimmten Wert ansteigt mit derAbflußöffnung verbunden wird (die bei niedrigem Druck geschlossen bleibt), indem das Druckbegrenzungsventil durchläßt. Andererseits wird die HochdruckflUssig keit aus der Förderflüssigkeit kontinuierlich in den Kolbenmechanismus eingeführt, der die geringere Druckkraft aufweist. Infolgedessen wird der Gleitblock mit einem Mal au$rund des Kolbenmechanismus, der die geringere Druckkraft aufweist, ausgehend von der exzentrischen Position, zu welcher es zum Gleiten veranlaßt wurde, zurück zu seiner ursprünglichen Position,, zum Gleiten gebracht, wo das Zentrum des Drehkörpers zusammenfällt mit dem Zentrum der Antriebswelle. Das heißt, auf diese Weise wird ein "Druckausgleichsmechanisraus" gebildet.

Außerdem ist es bei diesem Kolbenpumpen-Mechanismus möglich, daß die Gleitdistanz des Gleitblocks, der durch den Kolbenmechanismus mit der größeren Druckkraft zum Gleiten veranlaßt wird,d.h. also die Exzentrizität des Rundkörpers, durch einen Mechanismus verstellt werden kann, indem die Druckkraft des Kolbenmechanismus mit der geringeren Druckkraft durch Hand oder durch den Druck einer weiteren Flüssigkeit erhöht werden kann.

80δδ07/0698

Will man den Mechanismus der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kurz erklären, so ist es so, daß eine Gruppe von Kolben, die durch einen Zylinderblock und einen zylindrischen Halter gehaltert werden, um die konische Peripherie eines exzentrischen Rundkörpers rotieren, wobei jede Zylinderöffnung mit den bogenförmigen Ausnehmungen, die auf der konischen Peripherie des Rundkörpers ausgebildet sind, abwechselnd verbunden wird, wobei jeder Kolben gezwungen wird, sich in den zylindrischen Offnungen auf und ab zu bewegen und auf diese Weise eine Pumpwirkung zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe weist deshalb den Vorteil auf, daß der Durchmesser jedes Kolbens und jeder zylindrischen Bohrung des Zylinderblocks größer gemacht werden kann, ohne daß der äußere-Umriß des Pumpengehäuses vergrößert wird, ja daß im Gegenteil die gesamte Hublänge kürzer gemacht werden kann, wobei im Effekt die Flüssigkeitsfördermenge erhöht wird.Auf diese Weise wird die wechselseitige Reibung zwischen jedem Kolben und der Innenfläche der zugehörigen zylindrischen öffnung reduziert und infolgedessen auch der Verschleiß vermindert. Als Ergebnis hiervon kann die Verminderung der Pumpwirkung wegen der oben erwähnten Gründe vermieden und die Pumpe m it hohem Wirkungsgrad betrieben werden.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe das Merkmal auf, daß kein mechanischer Energieverlsut aufgrund der größeren Gleitfläche des Kolbens und der geneigten Scheibe auftritt, wie er in konventionellen axialen Plunger-Pumpen zu beobachten ist.

80SS07/C698

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe den Vorteil auf, daß sie in der Lage ist, die Druckbalance des Rundkörpers mit einem einfachen Mechanismus aufrechtzuerhalten, der einen runden Lauf bei hoher Geschwindigkeit ebenso wie mechanische Haltbarkeit der Kolbenpumpe gewährleistet.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit einem verbesserten Druckausgleichsmechanismus (Kreislauf) ausgestattet, wodurch ein effektiver Druckausgleich während der Druckausgleichsdauer dadurch bewirkt wird, daß eine Hochdruckflüssigkeit aus der Förderflüssigkeit umläuft, ohne daß diese in der Pumpenkammer eingeschlossen würde, so daß die Flüssigkeitstemperatur sich nicht ungünstig erhöht.

Schließlich weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe das Merkmal auf, daß die Flüssigkeitsfördermenge je nach Wunsch durch einfache Handhabung verändert werden kann.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und V-orteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie an Hand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe längs der Linie I-I in F_igur 3,

Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in Figur 1,

808307/0698

Figur 3 eine-Aufsicht, teilweise gebrochen, um den Rundkörper und den Gleitblock der in Figur 1 dargestellten Kolbenpumpe zu zeigen,

Figur 4 einen Aufriß, gesehen von der linken Seite,

Figur 5 eine Aufsicht, die den Rundkörper und den Gleitblock der in Figur 1 dargestellten Kolbenpumpe zeigt,

Figur 6 einen Aufriß, von der linken Seite gesehen, Figur 7 einen Aufriß, von der rechten Seite gesehen,

Figur 8 einen Aufriß, der die geneigte Oberfläche des Gleitblocks, der in Figur 5 dargestellt ist, zeigt und

Figur 9 eine diagrammartige Darstellung des Förderdrucks.

Wie in Figur 1 dargestellt, ist nach der Konstruktion der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe jeder Kolben nicht in axialer Richtung, sondern radial mit einem Kippwinkel angeordnet. In der Zeichnung bildet das Gehäuse 1 zusammen mit der Endabdeckung 2 die abgeschlossene Kammer der Pumpe P. Der Rundkörper 3 wird durch den G-leitblock U getragen, der auf der Endabdeckung 2 ruht, und ragt in die abgeschlossene Kammer der Pumpe P. Wie in den Figuren 5 und 7 dargestellt, wird der Rundkörper 3 von einem runden, kegelstumpfartigen Teil gebildet und der Gleitblock A von einem Teil, dessen

80S807/C698

Querschnitt trapezförmig ist, und das auf der Endabdeckung 2 gleitend ruht, wobei die beiden geneigten Oberflächen Aa und Ab als Führungsflächen dienen.

Auf der konischen Peripherie des Rundkörpers 3 sind zwei bogenförmige Ausnehmungen 5 und 6 ausgebildet, die sich einander gegenüberliegen und sich über einen Winkelbereich von etwa 13o° erstrecken, wobei diese bogenförmigen Ausnehmungen 5 und 6 mit der Einlaßöffnung 9 bzw. der Auslaßöffnung 1o verbunden sind, welche in der Endabdeckung 2 ausgebildet sind, und zwar über die Durchlässe 7 und 8, die in den Gleitblock A eingebracht sind. Auf den geneigten Oberflächen Aa und Ab, die die Führungsflächen für das Gleiten des Gleitblocks A sind, unbedingt aber bei der Gleitfläche Aa, die der bogenförmigen Ausnehmung 6 an der konischen Peripherie des Rundkörpers 3 gegenüberliegt, sind Druckräume 11 und 12 ausgebildet, die eine definierte Fläche einschließlich der öffnung der Durchlässe 7 und 8 aufweisen, die die bogenartigen Ausnehmungen 5 und 6 mit der Einlaßöffnung 9 bzw. der Auslaßöffnung 1o verbinden. Die definierte Fläche der eingearbeiteten Druckräume 11 und 12 entspricht der projizierten Fläche jener Kolben, die mit der bogenförmigen Ausnehmung 6 verbunden sind, d.h. der Ausstoßseite der später noch zu erwähnenden Kolben, wobei diese im Hinblick auf den Flächenbereich, der für die ausreichende Verbindung der Durchlässe 7 und 8 zu der Einlaßöffnung 9 bzw. der Auslaßöffnung 1o erforderlich ist, so bestimmt ist, daß sie ein hinreichendes überlappen während des Gleitens des Gleitblocks A gestattet. Was insbesondere den Raum 11 gegenüber der bogenförmigen Ausnehmung 5, die mit der

808807/0698

Einlaßöffnung 9 verbunden ist, betrifft, so ist es ausreichend,wenn die oben letztgenannte Bedingung erfüllt ist. Die Führungsnuten 13 und 14 sind um die Druckräume 11 und 12 ausgebildet, wobei diese Nuten 13, 14 dazu dienen, die aus den Räumen 11 und 12 austretende Flüssigkeit abzudichten und eine Schmierung zum Gleiten des Gleitblocks 4 auf den geneigten Flächen 4a und 4b zu bewirken.

Der Gleitblock 4 gleitet so, daß nur eine ganz leichte Exzentrizität zwischen dem Zentrum des Rundkörpers 3 und dem Zentrum der Antriebswelle 36, die noch beschrieben wird, entsteht, wenn er bereit ist zu gleiten, ohne eigentlich noch zu gleiten, d.h. sein Gleiten ist null, und andererseits, daß die größteExzentrizität zwischen dem Zentrum des Rundkörpers 3 und dem Zentrum der Antriebswelle 36 auftritt, wenn er am meisten abgeglitten ist. Diese Exzentrizität 1 entspricht dem Hub der noch zu erwähnenden Kolben, welcher proportional zur F/ördermenge ist, weshalb es möglich ist, die Flüssigkeitsfördermenge durch Regelung der Exzentrizität 1 zu verändern.

Das Gleiten des Gleitblocks 4 wird wie folgt bewerkstelligt: An den beiden Endflächen 15 und 16 desGleitblocks 4 ist ein Paar von Kolbenmechanismen 17 und 18 vorgesehen, die sich einander gegenüberliegen. Die Kolbenmechanismen 17 und 18 bestehen aus zylindrischen öffnungen 19 und 2o, die in der Endabdeckung 2 ausgebildet sind, und Kolben gleichen Durchmessers 21 und 22, die in diese eingeführt sind. AusstoßflUssigkeit kann in die zylindrischen Offnungen 19 und 2o der Kolbenmechanismen 17 und 18 durch die öffnungen 23 und 24 von der Auslaßöffnung 1o her eingelassen werden, so daß, da eine

809807/0698

Druckfeder 25 zwischen dem Kolben 21 und der einen inneren Endfläche der zylindrischen öffnung 19 des Kolbenmechanismus 17 eingelegt ist, durch eine Druckkraft aufgrund der Ausstoßflüssigkeit, obwohl die Druckkraft aufgrund der Ausstoßflüssigkeit des Kolbens 21 gleich der des Kolbens 22 ist, eine Differenz der Druckkräfte zwischen der Druckkraft der beiden Kolbenmechanismen 17 und 18, entsprechend der Druckkraft der Druckfeder 25, die in den Kolbenmechanismus 17 eingelegt ist, entsteht. Dabei dient der Kolbenir-echanispius 17, der du? Druckfeder 25 beinhaltet, dazu,den Gleitblock A zum G-leiten zu bringen.

Die größte Exzentrizität zwischen dem Rundkörper 3 und der Antriebswelle 36 entsteht, wenn der Gleitblock A aufgrund des Kolbenmechanismus 17 mit der größeren Druckkraft am meisten abgeglitten ist. Was den Kolbenmechanismus 17 mit der· größeren Druckkraft betrifft, so ist das Innere seiner zylindrischen öffnung 19 mit der Auslaßöffnung 26 durch dasDruckbegrenzungsventil 28 und die Leitung 27 verbunden. Der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils 28, d.h. die Druckkraft der Feder 29, entspricht dem

2 Maximaldruck der F-örderflüssigkeit, z.B.21o kp/cm .Infolgedessen läßt das Druckbegrenzungsventil durch, wenn der Druck der Förderflüssigkeit den Einstelldruck übersteigt, wobei das Innere der zylfadrischen öffnung 19 des Kolbenmechanismus 17 mit der größeren Druckkraft mit der Auslaßöffnung 26 verbunden wird. Andererseits wird, wenn die Hochdruckflüssigkeit aus der Förderflüssigkeit noch dem Kolbenmechanismus 18, der die kleinere Druckkraft aufweist, zugeleitet wird, dieser Kolbenmechanismus 18 den GBeit-

800807/0698

block 4 veranlassen, zu seiner ursprünglichen Position zurückzugleiten, wobei nur eine sehr geringe Exzentrizität zwischen dem Rundkörper 3 und der Antriebswelle 36 bleibt. Der Weg, wie er von der Auslaßöffnung 26, der Leitung 27, dem Kolbenmechanismus 17 gebildet wird, wobei ein Anschluß an das Innere der zylindrischen Öffnung 19 durch das öffnen des Druckbegrenzungsventils 28 hergestellt wird, stellt den "offenen Kreislauf" zum Tank (in der Abbildung nicht dargestellt) durch die Auslaßöffnung 26 dar, oder den "geschlossenen Kreislauf" zur Einlaßöffnung 9 durch die Auslaßöffnung 26, da die Innenseite der zylindrischen Öffnung 19 mit der Auslaßöffnung 1o durch die Öffnung 23 verbunden ist.

Der Zylinderblock 3o steht mit seiner konischen inneren Oberfläche in Kontakt mit der konischen Peripherie des Rundkörpers 3, wobei an diesem Zylinderblock 3o eine Vielzahl von zylindrischen Öffnungen 31a - 31g so angeordnet sind, daß sie vertikal radial zu der konischen Peripherie des Rundkörpers 3 liegen. Jede zylindrische Öffnung 31a - 31g des Zylinderblocks 3o ist in gleitendem Eingriff mit je einem Kolben 32a - 32g. Jeder Kolben 32a - 32g wird mit Hilfe des Zylinderblocks 3o und einem zylindrischen Halter 34 gehalten, der eine Vielzahl von Flächen 33a - 33g/seiner Innenwand aufweist, die jeweils derart in Kontakt mit der äußeren Stirnfläche der Kolben 32a - 32g stehen, daß sie zwischen dem Halter 34 und dem Zylinderblock 3o gehalten werden. Die Anordnung i£ so getroffen, daß jeder Kolben 32a - 32g immer in Kontakt mit je einer Fläche 33a bis 33g des Halters 34 ist. Um diese so zu halten ist es üblich, eine Druckfeder (in den Abbildungen nicht dargestellt) in

80*807/0698

jede zylindrische öffnung 31a - 31g einzufügen, jedoch ist es unter Umständen möglich, daß jeder Kolben 32a - 32g mit Hilfe des Halters 34 aufgrund der "Absorptionswirkdung" stets angesaugt gehalten werden kann, ohne daß eine Druckfeder vorgesehen werden müßte, wenn die äußere Stirnseite jedes Kolbens 32a - 32g in festem dichtendem Kontakt mit den Flächen 33a - 33g des Halters gehalten wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die Durchmesser jeder zylindrischen öffnung 31a - 31g und jedes Kolbens 32a - 32g verhältnismäßig groß sind, und daß im Gegensatz dazu die Gesamthublänge verhältnismäßig kurz ist, wobei praktisch die effektive Flüssigkeitsausstoßkapazität größer ist, als bei den konventionellen axialen Plunger-Pumpen.

Der Zylinderblock 3o und der zylindrische Halter 34 zusammen mit den Kolben 32a - 32g rotieren gemeinsam um die konische Peripherie des Rundkörpers 3 in folgender Art und Weise: Die Anordnung ist so getroffen, daß der Zylinderblock 3o durch die Drehung der Transmissionswelle 4Ojdie Keilzähne 38 und 39 aufweist, ins Drehen gebracht wird. Diese greifen ein in die Keilzähne 35, die an der inneren Oberfläche der zentralen Bohrung ausgebildet sind,bzw. in die Keilzähne 37, die an der inneren Oberfläche des rotierenden Teils 36', das integriert ist mit der Antriebswelle 36, ausgebildet ist. Die Transmissionswelle 4o wird durch die Kugellagerung drehbar gelagert, die an der vorstehenden Stirnfläche des Rundkörpers 3 vorgesehen ist, wobei sie durch die Druckfeder 41 an

809807/0698

2735S82

der Antriebswelle 36 gehalten wird. Das rotierende Teil 36·, das mit der Antriebswelle 36 integriert ist, ist mit Hilfe der Lagerung A3 im Gehäuse 1 drehbar gelagert. Der zylindrische Halter 34 ist zusammen mit dem rotierenden Teil 36' ausgebildet und mit Hilfe einer Winkelkontaktlagerung 44 im Gehäuse 1 drehbar gelagert, wobei diese dementsprechend zusammen mit der Antriebswelle 36 gedreht werden. Die Antriebswelle 36 ist gegen die Außenseite des Gehäuses 1 mit Hilfe der Dichtvorrichtung 45 abgedichtet. Der Zylinderblock 30 rotiert längs der konischen Peripherie des Drehkörpers 3. Andererseits rotiert der Halter 34 um die Antriebswelle, so daß infolgedessen der Zylinderblock 3o um den D-rehkÖrper 3 rotieren muß, wobei dies exzentrisch erfolgt, wenn der Drehkörper exzentrisch vom Zentrum der Antriebswelle 36 liegt. Das bedeutet, daß er exzentrisch vom Zentrum des Halters 34 und von der Antriebswelle 36 ist, so daß jeder Kolben 32a - 32g des Zylinderblocks 3o eine Auf- und Abbewegung ausführt, d.h. daß sie einen Pumpvorgang ausführen.

Der Mechanismus und die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind folgende:

In einem Zustand, wo der Gleitblock 4 mit Hilfe des Kolbenmechanismus 17, der die größere Druckkraft aufweist, zum Gleiten gebracht wird, wobei das Zentrum des Drehkörpers 3 exzentrisch vom Zentrum derAntriebswelle 36, wie in Figur 1 dargestellt, zu liegen kommt, versetzt die Antriebswelle 36, die selbst durch eine andere Antriebsvorrichtung angetri-eben wird, den Zylinderblock 3o zusammen

80*807/0698

mit dem Halter 34 in Drehung. In Figur 2 bewegt sich deshalb jeder Kolben 32a - 32g in Pumptätigkeit auf und ab, wobei jeder Kolben 32b, 32c und 32d nach und nach Flüssigkeit durch die bogenartige Ausnehmung 5, die an der konischen Peripherie des Drehkörpers 3 angeordnet ist, durch die Einlaßöffnung 9 und den D-urchlaß 7 ansaugt, und wobei jeder Kolben 32e, 32f und 32g die Druckflüssigkeit (Förderflüssigkeit) nach und nach über dieAuslaßöffnung 1o durch die bogenartige Ausnehmung 6, die an der konischen Peripherie des Rundkörpers 3 angeordnet ist, und über den DurchlaßSausstößt. Auf diese oben beschriebene Weise saugen drei oder vier der Kolben 32a - 32g die Flüssigkeit nacheinander durch die bogenartige Ausnehmung 5 und ein anderer Teil der Kolben 32a - 32g stößt die Druckflüssigkeit nacheinander durch die bogenartige Ausnehmung 6 aus, wobei sie den Pumpvorgang wiederholen. Ε#ϊη Teil der Fördermenge der Flüssigkeit, die die Ausnehmung 6 passiert, wird in die zylindrischen öffnungen 19 und 2o des Paares von Kolbenmechanismen 17 und 18, die einander gegenüber an den beiden Enden des Gleitblockes 4 angeordnet sind, durch die Öffnungen 23 und Zk eingeführt, wobei in diesemFall allerdings die Hochdruckflüssigkeit aufgrund der eingeführten Förderflüssigkeit die Druckkräfte der Kolbenmechanismen 17, 18 nicht beeinflußt, da die Durchmesser der beiden zylindrischen öffnungen jeweils dieselben sind.

Der hohe Druc.¹:, der auf den Rundkörper 3 über die drei oder vier Kolben wirkt, die mit der bogenförmigen Ausnehmung 6 verbunden sind, wobei es sich un einen Teil der Kolben 32a - 32g handelt, wird durch den Druckraum 12 aufgenommen, der auf der geneigten

80*807/0698

4fr

Oberfläche Aa des Gleitblocks A vorgesehen ist. Dabei bleiben der Drehkörper 3 und der Gleitblock A gut in Balance. Wie oben schon erwähnt, kann der Druckraum 12 dadurch in Funktion gebracht werden, daß Hochdruckflüssigkeit der Förderflüssigkeit in den Raum 12, der eine definierte Fläche aufweist, eingeführt wird.

Im Fall, daß der Förderdruck anormal ansteigt, d.h. wenn während des kontinuierlichen Fördervorgangs wie oben erwähnt irgendwelche anormalen Verhältnisse auftreten, ist es notwendig, Vorkehrungen zu treffen, um die Förderung sofort zu stoppen, da es sehr gefährlich ist, die Förderung der Flüssigkeit so, wie ie stattfindet, fortzusetzen. In diesem Fall ist es jedoch sehr ineffizient, durch eine Bedienungsperson die Pumpe jedesmal anzuhalten, wenn sich ungewöhnliche Verhältnisse einstellen. Aus diesem erwähnten Grund sind diese Pumpentypen heutzutage gewöhnlich mit einem Druckkompensationskreis ausgestattet, welcher ebenso in der erfindungsgemäßen Ausführungsform vorhanden ist. Wie oben erwähnt, ist der Mechanismus des Druckkompensationskreises in seiner Anwendung in der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe wie folgt aufgebaut:

Förderflüssigkeit wird in das Paar von Kolbenmechanismen 17 und 18, die an beiden E-ndflächen 15 und 16 des Zylinderblocks A einander gegenüberliegen, Algeführt, wo jeder anormal erhöhte Förderdruck natürlich den Flüssigkeitsdruck, der in das Paar von Kolbenmechanismen 17 und 18 eingeführten Flüssigkeit erhöhen wird. Dabei öffnet das Druckbegrenzungsventil 28, das mit dem Kolbenmechanismus 17, der die größere Druckkraft aufweist, ver-

809807/0698

bunden ist, und zwar dadurch, daß die Kugel 46 gegen die Druckkraft der Ffieder 29 hinabgedrückt wird, so daß dabei der Kolbenmechanismus 17 mit der Auslaßöffnung 26 verbunden wird. Dies hat zurFolge, daß der Druck (die Druckkraft), der auf den Gleitblock 4 wirkte, und ihn in gleitender Bewegung hielt, plötzlich reduziert wird, wobei jedoch andererseits immer noch die Hochdruckflüssigkeit in den Kolbenmechanismus 18 eingeführt wird. Auf diese Weise werden die Verhältnisse zwischen den beiden Kolbenmechanismen umgekehrt, wobei der Gleitblock 4 durch den Kolbenmechanismus 18 in seine ursprüngliche Position zurückgebracht wird. Anders gesagt, der Drehkörper 3 wird veranlaßt, zu einer Lage zurückzukehren, wo nur eine sehr geringe Exzentrizität zwischen dem Drehkörper 3 und der Antriebswelle 36 verbleibt und deshalb der Hub jedes der Kolben 32a - 32g des Zylinderblocks 3o nahezu null sein wird. Auf diese Weise findet kaum eine Pumpwirkung, d.h. Ansaugen und Ausstoßen der Flüssigkeit, statt, was sofort eine Abnahme der Flüssigkeitsförderung bewirkt, wobei dieser Zustand in Figur 9 dargestellt ist. In diesem Fall ist jedoch der Hub eines jeden Kolbens 32a - 32g gewöhnlich bis zu einem gewissen Grad sichergestellt, weil eine völlige Unterbrechung des Fördervorgangs dazu führen würde, daß an den Kontakt- oder Gleitflächen zwischen dem Zylinderblock 3o und dem Drehkörper 3 oder zwischen den zylindrischen öffnungen 31a - 31g und den einzelnen Kolben 32a - 32g Störungen durch Rebiung auftreten, was dazu führt, daß sich ungünstige Bedingungen, wie ein abrupter Anstieg der Flüssigkeitstemperatur, einstellen. Wenngleich man einwenderijnag, daß obige Überlegungen auch bei konventionellen axialen Plunger-Pumpen an-

803807/0698

gestellt worden seien, ist zu sagen, daß dort bisher noch kein Durchgang vorgesehen war, der es möglich machte, daß eine gewisse Menge vonFörderflüssigkeit durch diesen entweicht, die natürlich dadurch entsteht, daß ein gewisser Hub jedes Kolbens sichergestellt ist, so daß bei der Konstruktion der konventionellen Pumpen nicht verhindert werden kann, daß sich eine ungünstige Situation wie die einstellt, daß sich die Temperatur der Flüssigkeit erhöht. Nach der Konstruktion der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jedoch ein solcher Durchgang vorgesehen, der in der konventionellen Kor,.-,Ι Γ'Γ-τΙτ ". lic! t vorhanden war. Das heißt, der Kolbenmechanisnus 17 •'lit der größeren Druckkraft ist verbunden mit der Auslaßöffnung 26 durch ein Druckbegrenzungsventil 28 und eine Leitung 27, und andererseits ist das Innere der zylindrischen öffnung des Kolbenmechanismus 17 verbunden mit der Auslaßöffnung 1o über die öffnung 23 und endlich ist die Auslaßöffnung 1o mit diesen Teilen, wie der öffnung 23, dem Inneren der zylindrischen öffnung 19 des Kolbenmechanismus 17, dem Druckbegrenzungsventil 28, der Leitung 27 und der Auslaßöffnung 26 verbunden, und die Auslaßöffnuner 26 ist mit dem Tank oder der Einlaßöffnung 9 verbunden.

Die oben erwähnte Ausführungsforra hat die Grundzüge der Erfindung geklärt, jedoch liegenfim Rahmen der Erfindung z.B. auch solche Ausführungsformen, wo eine Differenz zwischen der Druckkraft des Kolbenmechanismus 17 und der des Kolbenmechanismus 18, die an beiden Endseiten des Gleitblocks 4 einander gegenüberliegend angeordnet sind, hervorgerufen wird, wobei der gleiche Effekt dadurch zu erreichen ist, daß das Paar von zylindrischen öffnungen

80*807/0698

19 und 2o und das Paar von Kolben 21 und 22, die in diese eingreifen, unterschiedliche Durchmesser aufweisen.In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich,die Gleitdistanz des Gleitblocks k zu verändern, d.h. die Exzentrizität des Drehkörpers 3 nach Wunsch zu regeln, indem der Kolben 22 des Kolbenmechanismus 18, der die geringere Druckkraft aufweist, von Hand oder mit Hilfe des Drucks einer anderen Flüssigkeit gegen die Druckkraft des Kolbenmechanismus 17 mit der größeren Druckkraft zum Gleiten gebracht wird. Auf diese Weise kann die Fördermenge nach Wunsch geregelt werden.

808807/0698

Claims

Patentansprüche:

Ii.)Kolbenpumpe, gekennzeichnet durch:

a) ein Gehäuse (1), das zusammen mit der Ertdabdeckung (2) eine geschlossene Pumpenkammer der Pumpe (P) bildet,

b) einen kegelstumpfartigen Rundkörper (3), der durch einen Gleitblock (A) getragen wird, der wiederum durch die Endabdeckung (2) gleitend gelagert ist, wobei der Rundkörper (3) in die abgeschlossene Kammer ragt,

c) zwei bogenförmige Ausnehmungen (5,6), die einander gegenüber an der konischen Peripherie des Rundkörpers (3) angeordnet sind, wobei diese bogenförmigen Ausnehmungen (5,6) Über Durchlässe (7, 8), die im Rundkörper (3) bzw. im Gleitblock (4) eingebracht sind, mit einer Einlaßöffnung (9) bzw. einer Auslaßöffnung (1o), die an der Endabdeckung (2) ausgebildet sind, verbunden sind,

d) einen Zylinderblock (3o), der eine Vielzahl von zylindrischen Offnungen (31) aufweist, die radial und vertikal zur konischen Peripherie des Drehkörpers (3) angeordnet sind, wobei der Zylinderblock (3o) drehbar an die konische Peripherie des Rundkörpers (3) angepaßt ist,

e) eine Vielzahl von Kolben (32), die in die zylindrischen öffnungen (31) dee-.Zylinderblocks (3o) eingefügt sind,

S05e07/0698

ORIGINAL INSPECTED

-a-

f) einen zylindrischen Halter (34), der eine Vielzahl von Flächen (33) in seiner Innenwandung aufweist, die in Kontakt mit den äußeren Stirnseiten der Kolben (32) stehen, wobei die Kolben (32) zwischen dem Halter (3A) und dem Zylinderblock (3o) gehalten werden,

g) eine Antriebswelle (36), die den Zylinderblock (3o) und den Halter (34) zusammen um die konische Peripherie des Rundkörpers (3) dreht, und

h) Vorrichtung zur gleitenden Verschiebung des Gleitblocks (4), wobei das Zentrum des Rundkörpers (3) in eine exzentrische Lage bezüglich des Zentrums der Antriebswelle (36) gebracht wird.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitblock (4) von einem querschnittlich trapezförmigen Teil gebildet ist, und ein Druckmechanismus (11,12) an der geneigten Oberfläche (4a) des Gleitblocks (4) gegenüber der bogenförmigen Ausnehmung (6), die mit der Auslaßöffnung (1o) in Verbindung steht, vorgesehen ist, und daß der Rundkörper (3) und der Gleitblock (4) durch den Druckaufnahmemechanismus (11,12) im Gleichgewicht gehalten werden.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchlaß (8) derart vorgesehen ist, daß er die bogenförmige Ausnehmung (6) mit der Auslaßöffnung (1o) im Qleitblock (4) verbindet und ein Druckaufnahmeraum (12) mit einer definierten Fläche einschließlich der des Durchgangs (8) zur Druckaufnahme

805807/069S

-s-

an der geneigten Oberfläche (Aa) des Gleitblocks (4) so ausgebildet ist, daß er den Druckausgleich des Rundkörpers (3) mit derFörderflüssigkeit, die durch die Auslaßöffnung (1o) austritt, aufrechterhält.
4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen, die den Gleitblock (4) verschieben, ein Paar von einander gegenüberliegend an den Endflächen (15,16) des Gleitblocks (4) angeordneten Kolbenmechanismen (17, 18) umfassen, von denen einer eine größere Druckkraft aufweist als der andere, wobei der Kolbenmechanismus (17), der die größere Druckkraft aufweist, über ein Druckbegrenzungsventil (28) mit einer Auslaßöffnung (26) verbunden ist, wobei der Gleitblock (4) mit Hilfe des Kolbenmechanismus (17) mit der größeren Druckkraft gegenüber der Druckkraft des Kolbenmechanismus (18) mit der kleineren Druckkraft verschoben wird.
5. Kolbenpumpe nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenmechanismen (17, 18) aus einer zylindrischen öffnung (19, 2o) und einem Kolben (21, 22) bestehen, wobei jeweils beide den gleichen Durchmesser aufweisen, und wobei ein Kolbenmechanismus (17) mit einer Druckfederi25) versehen ist, um eine Differenz in den Druckkräften der beiden Kolbenmechanismen (17, 18) hervorzurufen.

80S807/0898
6. Kolbenpumpe nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenmechanismus (18), der die geringere Druckkraft aufweist, eine Druckkrafterhöhung von Hand oder mit einer anderen Druckflüssigkeit erfährt, um der größeren Druckkraft des anderen Kolbenmechanismus (17) entgegenzuwirken und so eine Regelung der Exzentrizität des Rundkörpers (3) aufgrund der größeren Druckkraft des Kolbenmechanismus (18) vorzunehmen.
7. Kolbenpumpe nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitblock (A) aus einem querschnittlich trapezförmigen Teil gebildet wird und Druckaufnahmemechanismen (11, 12) auf der geneigten Oberfläche (Aa) des Gleitblocks (A) gegenüber der bogenartigen Ausnehmung (6), die mit dem Durchlaß (8) verbunden ist, vorgesehen sind, und daß der Rundkörper (3) und der Gleitblock (A) durch den Druckausgleichmechanismus (11, 12) in Balance gehalten werden.

C0SS07/O69S