DE2950256C2 - Pumpenaggregat für hydraulische Hochdruck-Systeme - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat für hydraulische Hochdruck-Systeme mit intermittierend arbeitenden Verbrauchern der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei herkömmlichen Pumpenaggregaten als Druckerzeuger für z. B. hydraulische Pressen ist der Antriebsmotor mit der Pumpe starr verhüten. Aus der JP-OS 44 881/73 ist ein derartiges Pumpenaggregat bekannt, bei dem die Rotationspumpe eingetr jcht in dem Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist, was eine konstruktiv einfache und kompakte Anordnung ermöglicht Aufgrund der starren Kopplung der Pumpe mit dem Antriebsmotor wird die Pumpe auch während der Leerlaufintervalie des Verbrauchers angetrieben, was zu einem unerwünscht hohen Energieverbrauch sowie zu erheblichen Betriebsgeräuschen während dieser Leerlaufperioden führt Darüber hinaus sind diese bekannten Aggregate für einen Schnellstart und für Notabschaltungen nur bedingt geeignet, weil diese nur durch die Ein- oder Abschaltung des Motorstroms erfolgen können.

Aus der US-PS 29 68 248 ist ein Pumpenaggregat bekannt, das jedoch nicht zur Hochdruckerzeugung, sondern als in einen Fahrzeugtank eingebaute Kraftstoffpumpe verwendet wird. Der Antriebsmotor ist über eine Magnetkupplung mit dem Laufrad der Rotationspumpe verbunden, wobei zwischen dem mit der Motorwelle gekoppelten Elektromagneten und einem angetriebenen Ringmagneten eine Membran bzw. dünne Platte als Abdeckwand des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist. Die zwischen der Motorwelle und der Pumpenwelle vorgesehene Kupplung sichert somit den berührungsfreien Antrieb der Pumpe durch die Membran hindurch, so daß eine Hindurchführung der Welle durch einen Tankdeckel incl. der dadurch verursachten Abdichtprobleme vermieden werden. Die Laufgeräusche dieses Pumpenaggregats ebenso wie der Energieverbrauch spielen keine Rolle. Eine Abschaltung der Pumpe vom Motor ist nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes und betriebssicheres Hochdruck-Pumpenaggregat für hydraulische Systeme mit intermittierend antreibbaren Verbrauchern zu schaffen, das eine Senkung des Energieverbrauchs und eine Verringerung der Betriebsgeräusche ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Die Verwendung einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplung ermöglicht die Entkopplung des Pumpenlaufrades der in die Flüssigkeit eingetaucht angeordneten Rotationspumpe in jeder Leerlaufperiode dei angeschlossenen Verbrauchers, z. B. einer hydraulisch betätigten Presse. Darüber hinaus führt das außerhalb des Flüssigkeitsbehälters mit der Antriebswelle drehfest verbundene Schwungrad zu einem relativ geringen Energieverbrauch, da in den Leerlaufperioden nach Abschaltung der Pumpe der Antriebsmotor weiterläuft und seine Energie im Schwungrad gespeichert wird, ohne daß jedoch nennenswerte Betriebsgeräusche entstehen.

Der Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Pumpenaggregats werden im folgenden anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein kompaktes Pumpenaggregat im Längsschnitt;

F i g. 2 eine andere Ausführung eines Pumpenaggregats im Längsschnitt

Das in F i g. 1 dargestellte Pumpenaggregat dient als Druckerzeuger für eic^ hydraulische Presse und enthält eine Zahnradpumpe 1, die in einen durch eine Trennwand 3 oben abgeschlossenen Flüssigkeitsbehälter 2 eingetaucht angeordnet ist Eine vertikal ausgerichtete Antriebswelle IA der Zahnradpumpe durchragt eine zentrale Öffnung 3Λ in der Trennwand 3 und trägt an ihrem oberen Ende ein napfförmiges Kupplungselement 5. Die Zahnradpumpe 1 saugt Hydraulikflüssigkeit über einen Filter 15 an und fördert diese unter Druck über eine Auslaßleitung IC in eine außerhalb des Flüssigkeitsbehälters 2 montierte Verteilereinheit 6 mit Regelorganen 6A und 6Ä

Mit dem Kupplungselement 5 wirk* eine Kupplung 7 zusammen, die zusammen mit dem Kupplungselement 5 in einer von Seitenwänden 8 und eir.'er oberen Deckwand 9 begrenzten Kammer angeordnet ist Die Kupplung 7 enthält einen an der Deckwand 9 befestigten ringförmigen Eisenkern 10 mit einer Ringwicklung 10/4, eine den Eisenkern 10 und die Trennwand 9 durchragende Zwischenwelle 11 und eine auf der Welle 11 befestigte Kupplungsscheibe 12, die dem Eisenkern in geringem Abstand gegenüberliegt Die Kupplungsscheibe 12 ragt mit einem oberen schmalen Zylinderteil in die Ringöffaung des Eisenkerns 10 und weist einen unteren zylindrischen Ansatz auf, an welchem eine Nabe 13 über Wälzlager gelagert ist An einem radialen Ringflansch 13a der Nabe 13 ist über eine Blattfeder 14 eine Scheibe 15 befestigt, die der Unterseite der Kupplungsscheibe 12 mit Abstand gegenüberliegt. Die Nabe 13 ist über eine Keilnutverbindung mit dem Kupplungsglied 5 drehfest verbunden.

Auf dem oberen Teil der Zwischenwelle ist innerhalb einer von der Trennwand 9, Seitenwänden 17 und einer oberen Deckplatte 18 begrenzten Kammer ein Schwungrad 19 angeordnet, in dessen Mittelöffnung 20 die Abtriebswelle 23 eines Elektromotors 22 hineinragt und über Keile drehfest verbunden ist. Der elektrische Antriebsmotor 22 ist mittels eines Flansches auf der Deckplatte befestigt Eine Schraubenfeder 24 befindet sich zwischen der Motor-Abtriebswelle 23 und der Zwischenwelle 11, so daß auf die Kupplung oder den Motor wirkende Stoßbelastungen gedämpft werden.

Der Elektromotor 22 treibt das Schwungrad 19 und die Kupplungsscheibe 12 synchron an. Durch Betätigen eines Steuerschalters wird der Ringwicklung iOA Strom zugeführt und der Eisenkern 10 magnetisiert, was eine Anziehung der Scheibe 15 gegen die Kraft der Blattfeder 14 an die Kupplungsscheibe 12 bewirkt Durch Reibungsschluß wird die Drehbewegung der mit der Zwischenwelle 11 umlaufenden Kupplungsscheibe 12 auf die Scheibe 15 übertragen, welche aufgrund der drehfesten Verbindung durch die Blattfeder 14 die Nabe 13 und damit auch das mit der Pumpenwelle \A drehfest verbundene Kupplungselement 5 antreibt.

Die angetriebene Zahnradpumpe saugt Hydraulikflüssigkeit aus dem Behälter 2 über das Filter 15 an und fördert sie über die Auslaßleitung IC zur Verteilereinheit 6, an die z. B. eine hydraulische Presse angeschlossen sein kann. Die Rücklaufleitung des angeschlossenen Verbrauchers, z. B. der hydraulischen Presse, führt in den Flüssigkeitsbehälter 2 zurück, so daß bei Pumpbetrieb ein Flüssigkeitskreislauf entsteht.

Während der Totzeiten des Verbrauchers ist die elektromagnetische Kupplung 7 entregt, wodurcL die Kupplungsscheibe 12 von der Blattfeder 14 in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen und damit auch die Kupplung ausgerückt ist. In den Stillstand- bzw. Totzeiten des Verbrauchers wird somit von der Pumpe keine Energie verbraucht

Wenn das Verhältnis zwischen der Speicherkapazität des Schwungrads 19 und der Motorleistung Lm Bereich zwischen 8 und 20 liegt, kann die Pumpe eine ausreichende Flüssigkeitsmenge bei relativ geringer Motorleistung fördern, so daß entsprechend kleinere Motoren verwendet werden können. In der Praxis wird bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ein Motor von 11 KW verwendet, dessen Nenndrehzahl bei 1450 U/min bei einem Förderdruck von 250 bar liegt. Der durchschnittliche Lärmpegel dieses Hochdrucksystems wird etwa auf die Hälfte gegenüber bekannten Systemen reduziert Da während der Totzeiten die Pumpe vom Antrieb abgeschaltet ist, vermindert sich auch die Wärmeentwicklung, so daß auf zusätzliche Kühleinrichtungen verzichtet werden kann. Die Betriebssicherheit vergrößert sich, da nunmehr zwei Abschaltmöglichkeiten im Drucksystem vorhanden sind, nämlich einmal die Absperrorgane des Reglers und zum anderen die Kupplung. Durch das Schwungrad zwischen Motor und Kupplung können Leistungs- bzw. Drehmoment-Schwankungen ausgeglichen werden, so daß der Systemdruck weitgehend konstant bleibt Da die Pumpe vertikal im Flüssigkeitsbehälter 2 angeordnet ist, werden aufwendige Dichtungsanordnungen überflüssig. Schließlich ergeben sich wesentlich kürzere Taktzeiten von nur 4 s gegenüber 21 s vergleichbarer bekannter Drucksysteme mit Pressen als Verbraucher, weil die im Schwungrad gespeicherte Energie jederzeit zur Verfügung steht.

Insbesondere für kleinere Pumpenaggregate kann das Schwungrad 19 auch direkt am Außenrand der Kupplungsscheibe 12 befestigt werden, was eine geringere Bauhöhe ergibt.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 werden zwei Pumpen 1,111 von einem Motor 22 angetrieben, wobei die Pumpen unabhängig voneinander gesteuert werden können. Auf der Welle 11 ist zwischen der Kupplung 7 und dem Schwungrad 19 eine von einem Axialdrucklager 112 abgestützte Riemenscheibe 113 angeordnet. Ein Treibriemen 114 läuft u-mi die Riemenscheibe 113 und eine weitere Riemenscheibe 113A deren Welle IIS die zweite Pumpe 111 antreibt Im Betrieb können die Kupplungen 7 und 71 entweder einzeln oder gleichzeitig betätigt werden, so daß eine oder beide Pumpen 1,111 Druck erzeugen. Weitere Einzelteile dieses Ausführungsbeispiels stimmen mit dem nach F i g. 1 überein und sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Pumpenaggregat für hydraulische Hochdrucksysteme mit intermittierend arbeitenden Verbrauehern, bestehend aus einer in einen Flüssigkeitsbehälter eintauchenden Hochdruck-Rotationspumpe, deren Antriebswelle aus dem Flüssigkeitsbehälter herausgeführt ist, aus einem außerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordneten Motor und aus einer Kupplung zwischen der Motorwelle und der Antriebswelle der Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine elektromagnetisch betätigbare Scheibenkupplung (5,7) ist und daß ein Schwungrad (19) auf der Motorwelle (23A) befe- t5 stigt ist

2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinander im Flüssigkeitsbehälter (2) angeordnete Pumpen (1,111) über einen Riementrieb (113,113A 114) und je eine eigene Kupplung (7,71) mit der Motorwelle (23) verbunden sind.