DE2837178C2

DE2837178C2 - Axialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE2837178C2
Application number: DE19782837178
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Konstantinovi&ccaron; Moskva Alekseev; Sergej Alekseevi&ccaron; Bala&scaron;icha Moskovskaja oblast' Maku&scaron;in
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-25
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1984-04-19
Also published as: DE2837178A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenpumpe mit hin- und herbeweglichen Kolben 4 in einem umlaufenden Zylinderblock, dessen Arbeitskammern über in der Stirnfläche des Zylinderblocks mündende Öffnungen abwechselnd mit einer Saugöffnung und mit einer Drucköffnung in der Stirnfläche einer Verteilerscheibe in Verbindung kommen. Zwi- >" sehen diesen Öffnungen in der Verteilerscheihe ist an der Übergangsstelle vom Saugtakt zum Ausschiebetakt eine zusätzliche Öffnung ausgeführt, mit der jede Arbeitskammer vor Beginn des Ausschiebetaktes in Verbindung kommt und die mit einem Raum in " Verbindung steht, der über eine Drossel mit der Drucköffnung verbunden ist. Eine solche Axialkolbenpumpe ist aus der US-Patentschrift 31 99 461 bekannt.

Axialkolbenpumpen dieser Art werden vorteilhaft verwendet zur Speisung der Hydrauliksysteme von ^hn Hebezeugen, Straßenbaumaschinen, Werkzeugmaschinen, Schiffen und Flugzeugen. In den letztgenannten Einsatzfällen kommt es in besonderem Maße auf Zuverlässigkeit, hohe gewichtsbezogene Leistung und Lebensdauer an, insbesondere aber auch auf eine ^h"> möglichst geringe Größe der erzeuglen Druckpulsationen und des Geräuschs.

Bei der bekannten Ausbildung geht es darum, den Druck im Arbeitsraum der vom Saugtakt auf den Ausschiebetakt übergehenden Zylinder vor dem In-Verbindung-Treten mit der Druckleitung von einem niedrigeren Wert etwa auf den in der Druckleitung . herrschenden Wert zu bringen. Dadurch soll ein übermäßiger Druckanstieg in den Arbeitsräumen der Zylinder verhindert werden, wenn diese noch nicht mit der Druckleitung in Verbindung gekommen sind, jedoch der Kolben bereits seinen Aufwärtshub begonnen hat. Um in diesem Falle die Gefahr von Druckschlägen zu vermeiden, ist hinter der zusätzlichen Öffnung ein Raum vorgesehen, welcher durch einen federbelasteten Plunger begrenzt ist, der beim Auftreten unzulässiger Drücke zurückgeschoben wird. Der Raum ist deshalb nur klein.

An sich liegt hinter dem Plunger ein etwas größerer Raum, der dann eine gewisse Speicherfunktion erfüllt, wenn unzulässig hohe Drücke zu verhindern sind, die auftreten könnten, wenn der Kolben seinen unteren Totpunkt bereits wieder verlassen hat, sein Arbeitsraum jedoch noch nicht mit der Druckleitung in Verbindung gekommen ist.

Wenn jedoch umgekehrt der Druckanstieg im Arbeitsraum des Zylinders bis zu dessen ln-Verbindung-Treten mit der Druckleitung nicht ausreicht, den Wert in der Druckleitung zu erreichen, so ist der hinter dem Plunger liegende Raum ganz unbeteiligt und der Plunger bleibt ständig gegen einen Anschlagring angedrückt.

In diesem Betriebszustand werden Druckpulsationen praktisch nicht verhindert, denn zur Aufladung des Arbeitsraums des vor seinem Ausschiebetakt stehenden Zylinders steht nur dasjenige an Medium zur Verfügung, was während seiner Vorbeibewegung unter der zusätzlichen Öffnung an Medium durch die Drossel von der Drucköffnung her überströmen kann. Außerdem kommt das wenige, was überströmt, unmittelbar von der Drucköffnung, so daß es an dieser doch wieder zu Druckschwankungen und Ungleichmäßigkeiten der Fördermenge kommt.

Aus der deutschen Patentschrift 5 93 597 ist noch eine Axialkolbenpumpe mit einem Reserveflüssigkeitsbehälter bekannt. Hier sind zwei einander gegenüberliegende, jeweils zwischen der Saugöffnung und der Drucköffnung der Verteilerscheibe liegende Druckausgleichsbohrungen vorhanden, die unmittelbar miteinander verbunden und zusätzlich an den Reservebehälter angeschlossen sind. Dieser soll in der Art eines Wasserschlosses Druckpulsationen verhindern, wobei der Druck im Reservebehälter durch ein Gewicht konstant gehalten wird und sich auf einen mittleren Wert zwischen dem Saugdruck und dem Ausschiebe druck einstellt. Eine Anpassung des Drucks in den Arbeitskammern der Zylinder vor deren In-Verbindung-Treten mit der Drucköffnung an den hier herrschenden höheren Druck findet auch bei dieser bekannten Ausbildung nicht statt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Axialkolbenpumpe, mit der eine gleichmäßige Flüssigkeitsförderung ohne wesentliche Druckpulsationen und Geräuschentwicklung gelingt, und zwar in einem weiten Bereich der Betricbszuständc. insbesondere der Förderdrücke und der Wellendreh/ahlen.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen gattungsmäßigen Ausbildung ist zur Lösung der gestellten Aufgabe der Raum, der mit der zusätzlichen Öffnung der Verteilerscheibe sowie über eine Drossel mit der Drucköffnung Verbindung hat. als Speicherbehälter

ausgebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist also im Weg von der Drucköffnung zur zusätzlichen Öffnung in der Verteilerscheibe ein in Überströmrichtung hinter der Drossel angeordneter Speicherbehälter vorhanden. Auf diese Weise steht ein ausreichendes Volumen von unter Förderdruck stehendem Medium im Speicherbehälter bereit, um durch die zusätzliche Öffnung intermittierend den Arbeitsraum des jeweils vorbeikommenden Zylinders aufzuladen, während das Nachladen des Speicherbehälters selbst gleichmäßig über die entsprechend dimensionierte Drossel geschieht

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Axialkolbenpumpe gemäß der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 den Schnitt nach Linie U-H in Fig. 1; F i g. 3 ein Schaubild der Förderströme.

Die Axialkolbenpumpe hai ein Gehäuse 1, in dem mit einer Welle 2 ein Zylinderblock 3 umläuft. In diesem sitzen hin- und herbewegliche Kolben 4.

Der Zylinderblock 3 ist von einer Feder 5 an eine feststehende Verteilerscheibe 6 angedrückt, während die Kolben 4 über Schuhe 7 und einen Käfig 8 an einer geneigten Scheibe 9 geführt sind. Deren Neigung ist vorgebbar mittels eines an einer Umfangsstelle angreifenden Stellkolbens 10, dem auf der Rückseite eine Stellkolbenfeder 11 entgegenwirkt.

In der Stirnfläche 6a der Verteilerscheibe 6, die mit der Stirnfläche 3a des Zylinderblocks 3 zusammenwirkt, sind eine kreisabschnittsförmige Saugöffnung 12 und eine kreisabschnittsförmige Drucköffnung 13 sowie eine zusätzliche öffnung 14 vorgesehen. Die letztere hat über einen Kanal 15 mit einem Speicherbehälter 16 Verbindung. Außerdem ist der Speicherbehälter 16 über einen Kanal 17, in dem eine Drossel 18 angeordnet ist, mit der Drucköffnung 13 verbunden.

Die Kolben 4 begrenzen in den Zylindern des Blocks 3 Arbeitskammern 19, die im Betrieb der Pumpe abwechselnd mit der Saugöffnung 12 und mit der Drucköffnung 13 in Verbindung kommen. Hierzu hat jede Arbeitskammer 19 eine Austrittsöffnung 20 in der Stirnfläche 3a des Zylinderblocks 3. Außerdem v/eist jede Arbeitskammer 19 eine zusätzliche Austrittsöffnung 21 auf, die ebenfalls in der Stirnfläche 3a des Zylinderblocks 3 ausgeführt ist. Diese zusätzliche Austritlsöffnung 21 ist über einen Kanal 22 mit der zugehörigen Arbeitskammer 19 verbunden.

Die zusätzliche Öffnung 14 in der Verteilerscheibe 6 liegt in Umfangsrichtung in einem Bereich 23 zwischen der Saugöffnung 12 und der Drucköffnung 13 und in radialer Richtung weiter außen. Die zusätzlichen Austrittsöffnungen 21 liegen auf dem gleichen Radius, so daß die Arbeitskammern 19 beim Durchlaufen des Zwischenbereichs 23 über ihre zusätzliche Austrittsöffnung 21 Verbindung mit der zusätzlichen Öffnung 14 der Verteilerschiene 6 haben.

Der Querschnitt der Drossel 18 ist so gewählt, daß im Augenblick der Verbindung der Arbeitskammer 19 mit der /usäi/lichen Öffnung 14 der Druck im Speicherbehälter 16 im wesentlichen dein Druck in der Druckodnung 1 3 gleich ist.

Im Betrieb der beschriebenen Axialkolbenpumpe wird die Welle 2 angetr":ben und der mit dieser verbundene /\ linderblock 3 läßt die Kolben 4 umlaufen.

Die stehende geneigte Scheibe 9 zwingt dabei die Kolben 4 zu hin- und hergehenden Bewegungen im Zylinderblock 3, so daß das Volumen der Arbeitskammern 19 sich periodisch ändert. Die Vergrößerung dei Volumens der Arbeitskammer 19 stellt den Saughub dar, während dessen die jeweilige Arbeitskammer 19 über ihre Öffnungen 20 an der Stirnfläche 3a des Zylinderblocks 3 mit der Saugöffnung 12 der Verteilerscheibe 6 Verbindung hat In dieser herrscht der Saugdruck.

Nach dem Abtrennen der Arbeitskammer 19 von der Saugöffnung 12 kommt diese über den Kanal 22 und die zusätzliche Austrittsöffnung 21 des Zyiinderblocks 3 in Verbindung mit der zusätzlichen Öffnung 14 und somit über den Kanal 15 mit dem Speicherbehälter 16. In diesem herrscht der Förderdruck. Es kommt dabei zu einer Überströmung von Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter 16 in die Arbeitskammer 19, bis der Druck in dieser ungefähr auf den Druck in der Hauptdruckleitung gestiegen ist.

Wenn die Arbeitskammer 19 mit der Drucköffnung 13 der Verteilerscheibe 6 Verbindung bekommt, so wird die zusätzliche Austrittsöffnung 21 des Zylinderblocks 3 von der zusätzlichen öffnung 14 der Verteilerscheibe 6 getrennt und es beginnt die normale Flüssigkeitsförderung mittels des Kolbens 4 in die Drucköffnung 13.

In F i g. 2 ist mit gestrichelten Linien die Lage der Austrittsöffnung 20 der obersten Arbeitskammer 19 des Zylinderblocks 3 in dem Augenblick gezeigt, in dem ihre zusätzliche Austrittsöffnung 21 außer Verbindung mit der zusätzlichen öffnung 14 der Verteilerscheibe geht.

Der Speicherbehälter 16 wird über den Kanal 17 und die Drossel 18 ständig nachgeladen. Dabei ist der Querschnitt der Drossel 18 so gewählt, daß bei der Ankunft einer nächstfolgenden Arbeitskammer der Druck im Behälter 16 wieder den Druck in der Hauptdruckleitung erreicht hat. Ist der Querschnitt der Drossel 18 zu klein, so erreicht der Druck im Speicherbehälter 16 nicht die Höhe des Förderdrucks; ist der Drosselquerschnitt dagegen zu groß, so ist das Nachladen zu schnell beendet und das Überströmen aus der Drucköffnung 13 findet nicht mehr kontinuierlich statt.

Das beschriebene Anheben des Drucks in den Arbeitskammern 19 nach deren Abtrennung von der Saugleitung bis auf einen Wei . der dem Förderdruck nahekommt, findet auf einem Winkel von 5 bis 8° statt, über den die Öffnung 20 in Umfangsrichtung den Zwischenbereich 23 durchläuft. Deswegen kann das Nachladen des Speicherbehälters 16 z. B. im Falle einer Neunkolbenpumpe auf einen Winkel von 32 bis 35" ausgedehnt werden, weil sich in einer Neunkolbenpumpe der Förderprozeß nach jeweils 40° wiederholt. Somit können die Überströmungen sich auf einen großen Zeitraum erstrecken, was eine entsprechend geringe Ungleichförmigkeil der Förderung zur Folge hat.

Wie die Ungleichmäßigkeit der Pumpenförderung bei der vorgeschlagenen Pumpe gesenkt ist, ist in F i g. 3 illustriert, welche den Förderstrom über der Zeit zeigt. Der Verlauf der Pumpenförderung ist im oberen Teil des Schaubildes mit einer Vollinie dargestellt. Diese ist durch Addition der Momentanförderströme der einzelnen Kolben der Arbeitskammern konstruiert, die mit de " Drik köHnung der Verteilerscheibe verbunden sind. Mit einer gestrichelten Linie ist im oberen Teil des Schaubildes die .Summe tier nur durch die Kinematik bestimmten Momentanförderströme der Pumpenkolben gezeigt. I~s ist ersichtlich, daIi die Größe der l'ngleichförmigkeit der Pumpenförderung AQ nur um

das 2- bis 3fache höher liegt als die aus tier Kinematik der Pumpe resultierende llngleichfönnigkeit der Förderung. Beispielsweise betrügt für eine Neunkolbenpumpe die Größe AQ, die kinematisch ist, 1,5 bis 2% der maximalen Förderung der Pumpe.

Im unteren Teil des Schaubildes sind oberhalb der Zeitachse / die Kurven für die Flüssigkeitslörderung durch die einzelnen Kolben der Arbeitskammern gezeigt, die mit der Drueköflruing der Verteilcrscheibe in Verbindung stehen, und unterhalb der Zeitachse / die Kurven für die Flüssigkeitsförderung durch die einzelnen Kolben der Arbeitskammern, die mit der Säugöffnung der Verteilerscheibe in Verbindung stehen. Hierbei sind die charakteristischen Momentanförderströme der einzelnen Kolben mit ausgezogenen Strichen gezeigt. Die gestrichelten Abschnitte stellen die Förderkennlinie einer idealen Pumpe dar. d. h. wenn die Förderung nur durch die Kinematik der Kolben ohne Berticksichtigung der Uberströniung der Flüssigkeit aus der Haupldruckleitung in die Arbeitskammer und umgekehrt bestimmt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

!. Axialkolbenpumpe mit hin- und herbeweglichen Kolben in einem umlaufenden Zylinderblock, dessen Arbeitskammern über in der Stirnfläche des Zylinderblocks mündende Öffnungen abwechselnd mit einer Saugöffnung und mit einer Drucköffnung in der Stirnfläche einer Verteilerscheibe in Verbindung kommen, wobei zwischen diesen Öffnungen in der Verteilerscheibe an der Übergangsstelle vom Saugtakt zum Ausschiebetakt eine .-.usätzüche Öffnung ausgeführt ist, mil der jede Arbeitskammer vor Beginn des Ausschiebetaktes in Verbindung kommt und die mit einem Raum in Verbindung steht, der über eine Drossel mit der Drucköffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum als Speicherbehälter (16) ausgebildet ist.

2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Öffnung (14) in der Stirnfläche (6a) der Verteilerscheibe (6) radial weiter außen liegt als die Saugöffnung (12) und die Drucköffnung (13) und die Verbindung jeder Arbeitskammer (19) mit der zusätzlichen Öffnung (14) über eine zusätzliche Öffnung (?1) in der Stirnfläche (3a) des Zylinderblocks (3) geschieht, welche mit der Arbeitskammer (19) verbunden und so angeordnet ist, daß während des Übergangs der Arbeitskammer von der Saugöffnung (12) zur Drucköffnung (13) diese über ihre zusätzliche Öffnung (21) nur mit der zusätzlichen Öffnung (14) der Verteilerscheibe (6) in Verbindung steht.

3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drossel (18) so gewählt ist, daß im Augenblick der Verbindung der Arbeitskammer (19) mit der zusätzlichen Öffnung (14) der Druck im Speicherbehälter (16) im wesentlichen dem Druck in der Drucköffnung (13) gleich ist.

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