DE29514765U1

DE29514765U1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE29514765U1
Application number: DE29514765U
Authority: DE
Original assignee: KABELKONFEKTIONSTECHNIK KKT GM
Current assignee: Interkkt Werkzeuge De GmbH
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2005-09-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum Fördern eines hydraulischen Mediums, insbesondere unter hohem Druck, mit wenigstens zwei Kolbenpumpeneinheiten, die durch ein Antriebsmittel betätigbar sind und jeweils wenigstens ein Druckventil und wenigstens ein Saugventil aufweisen.

Derartige Kolbenpumpen werden unter anderem auch dazu benutzt, um hydraulisch arbeitende Schneid-, Press- oder Stanzwerkzeuge anzutreiben. Die einzelnen Kolbenpumpeneinheiten können auf unterschiedlicher Weise angeordnet sein und angetrieben werden. Die Arbeitsweise einer einzelnen Kolbenpumpeneinheit ist bekannt und muß daher nicht weiter erläutert werden.

Bei einer sogenannten Radialkolbenpumpe sind die Kolbenpumpeneinheiten um eine Exzenterwelle herum radial ausgerichtet. Die Exzenterwelle wirkt mit den Kolben der Kolbenpumpeneinheiten zusammen, wodurch der Druckaufbau und der Volumenstrom bewirkt wird. Hier bestimmt sich der Volumenstrom nach der Anzahl der Kolbenpumpeneinheiten, dem Durchmesser der Kolben, dem Maß der Exzentrizität und der Drehzahl der Exzenterwelle.

Die Kolbenpumpeneinheiten werden häufig, beispielsweise bei der Verwendung in ortsungebundenen Pumpen, durch einen Gleichstrommotor angetrieben, der dort über einen Akkumulator mit Energie versorgt wird. Der Elektromotor dreht in der Regel mit einer konstanten Drehzahl, so daß der Volumenstrom der Kolbenpumpe stets konstant ist.

Die Arbeitskolben einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit der von der Kolbenpumpe angetriebenen Werkzeuge weisen in Abhängigkeit von der Größe und der erforderlichen aufzubringenden Kraft unterschiedliche Durchmesser auf. Es besteht bei den bekannten Kolbenpumpen daher ein Nachteil darin, daß die resultierenden Vorschubgeschwindigkeiten der Arbeitskolben bei den üblichen konstanten Drehzahlen ebenfalls unterschiedlich

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sind. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn die Kolbenpumpe zum Antreiben von manuell zu bedienenden Werkzeugen verwendet wird, da sich die Person stets an die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Messers oder^ dergleichen gewöhnen muß. Bei kleinen Werkzeugen mit einem relativ kleinen Durchmesser des Arbeitskolbens kann hierbei die Geschwindigkeit sehr hoch werden, so daß ein genaues Arbeiten gegebenenfalls unmöglich wird.

Eine Veränderung des Volumenstroms könnte grundsätzlich durch eine Änderung der Drehzahl der Exzenterwelle erfolgen. Dies ist bei der Verwendung z.B. von Gleichstrommotoren jedoch nur in begrenztem Umfang möglich, da mit abnehmender Drehgeschwindigkeit auch der erzeugbare Druck sinkt, so daß ein gegebenenfalls erforderlicher hoher Druck nicht mehr aufgebracht werden kann. Die Zwischenschaltung eines Getriebes ist maschinell sehr aufwendig und mit einem erhöhten Gewicht verbunden, das insbesondere bei tragbaren Pumpen nachteilig wäre.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde eine Kolbenpumpe der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß eine Volumenstromänderung ohne Veränderung der Drehzahl des antreibenden Motors möglich ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß wenigstens ein Stellmittel vorgesehen ist, das mit dem Saugventil wenigstens einer Kolbenpumpeneinheit derart zusammenwirkt, daß das Saugventil zumindest während des Druckvorganges der betreffenden Kolbenpumpeneinheit in einem geöffneten Zustand haltbar ist. Das Vorsehen eines derartigen Stellmittels hat den Vorteil, daß bei eingeschaltetem Stellmittel die betreffende Kolbenpumpeneinheit nicht mehr zur Förderung des Druckmediums beiträgt, so daß der gesamte Volumenstrom um den ansonsten durch die betreffende Kolbenpumpeneinheit geförderten Teilvolumenstrom verringert wird. Weist die Kolbenpumpe beispielsweise zwei identische Kolbenpumpeneinheiten auf, so könnte die Kolbenpumpe sowohl den vollen als

auch den halben Nennvolumenstrom fördern, ohne daß eine Drehzahlbegrenzung des antreibenden Motors erforderlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens ein Kolben einer Kolbenpumpeneinheit einen Durchmesser aufweist, der von den Durchmessern der Kolben der anderen Kolbenpumpeneinheiten abweicht. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine vielseitige Anpassung der schaltbaren Volumenströme an die anzutreibenden hydraulischen Maschinen erreicht werden.

Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn die Kolben jeder Kolbenpumpeneinheit jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn jede Kolbenpumpeneinheit mit einem Stellmittel versehen ist. Dadurch kann die Vielseitigkeit weiter erhöht werden.

In einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abmessungen der Durchmesser der Kolben der Kolbenpumpeneinheiten so gewählt sind, daß bei einer vorgesehenen Abstufung von Arbeitskolben der mit der Kolbenpumpe antreibbaren hydraulischen Maschinen durch eine entsprechende Aktivierung der Stellmittel jeweils eine im wesentlichen gleiche Vorschubgeschwindigkeit der jeweiligen Arbeitskolben bewirkt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Kolbenpumpe Bestandteil eines Werkzeugsystems sein kann, dessen jeweils angeschlossen hydraulische Arbeitskolben auch bei unterschiedlich großen Durchmessern stets mit einer im wesentlichen gleichen Vorschubgeschwindigkeit angetrieben werden. Dadurch ist eine Eingewöhnung der bedienenden Person an ein kleineres oder größeres Werkzeug des Werkzeugsystems nicht mehr erforderlich.

Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn wenigstens ein Steuermittel vorgesehen ist, das mit wenigstens einem Schaltmitteln zum Einstellen des gewünschten Volumenstroms und mit den Stellmitteln verbunden ist, wobei durch eine ent-

sprechende Betätigung des Schaltmittels ein oder mehrere Stellmittel betätigt werden, um den gewünschten Förderstrom zu erhalten. Dadurch kann die Bedienung erleichtert werden. Die Schaltmittel können hierbei als Druckknöpfe ausgebildet sein, auf denen sich beispielsweise eine Kennzahl befinden kann, die ein Maß für die Volumenstromverringerung ist. Ferner können die Druckknöpfe Bestandteil einer Bedientafel sein, auf der für unterschiedliche Werkzeuge eines Systems die Tastenfolge zum Aktivieren der benötigten Stellmittel vorhanden ist. Dadurch kann die Bedienung der Kolbenpumpe wesentlich erleichtert werden.

Gemäß eine weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Stellmittel als Elektromagnet ausgebildet ist, dessen Anker mit dem Saugventil verbunden ist. Ein Elektromagnet ist einfach zu handhaben und anzusteuern, so daß der gewünschte Effekt leicht erreicht werden kann. Insbesondere durch die einfache Ansteuerung durch Anlegen eines Stromes kann ein Elektromagnet vorteilhaft mit der oben beschriebenen Steuereinheit betrieben werden.

Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn die Kolbenpumpeneinheiten in Form einer Radialkolbenpumpe angeordnet sind und das Antriebsmittel eine Exzenterwelle aufweist. Insbesondere kann hier aufgrund der mechanischen Volumenstromänderung vorgesehen werden, daß die Antriebsmittel durch einen Gleichstrommotor antreibbar sind, der sich mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl dreht. Dies hat den Vorteil, daß der Motor stets mit seiner optimalen Drehzahl drehen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 im Schnitt eine Kolbenpumpe gemäß der Erfindung und Fig. 2 ein Schaltschemata zum Steuern der Kolbenpumpe.

Die in der Zeichnung dargestellte Pumpe 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem eine Kolbenpumpe 12 angeordnet ist. Die Kolbenpumpe 12 ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel als Radialkolbenpumpe ausgebildet. Die Radialkolbenpumpe weist mehrere Kolbenpumpeneinheiten 13 auf, die um eine Exzenterwelle 14 herum angeordnet sind. Die Exzenterwelle 14 wird durch einen Motor 15 angetrieben, wobei durch die Drehung der Exzenterwelle 14 die Kolben 16 der jeweiligen Kolbenpumpeneinheiten 13 aufeinanderfolgend betätigt werden. Zwischen den Kolben 16 der Kolbenpumpeneinheiten 13 und der Exzenterwelle 14 ist ein Kugellager angeordnet, um die Reibung zu verringern.

Die Kolbenpumpe 12 ist innerhalb eines Hohlraumes 17 des Gehäuses 11 angeordnet, der mit dem hydraulischen Druckmedium, beispielsweise Hydrauliköl, gefüllt ist. Zum Einfüllen des Druckmediums bis zu einer vorbestimmten Füllhöhe ist eine verschließbare Einfüllöffnung 20 vorgesehen. Die Füllhöhe ist dabei so gewählt, daß sich die Kolbenpumpeneinheiten 13 innerhalb des Druckmediums befinden. Durch die Betätigung der Kolben 16 jeder Kolbenpumpeneinheit 13 wird das in dem Zylinderhohlraum 19 der Kolbenpumpeneinheit 13 befindliche Druckmedium unter Druck durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Druckventil in eine Druckleitung 18 gefördert, die mit den Druckausgängen der anderen Kolbenpumpeneinheiten in Verbindung steht und die mit dem anzutreibenden Werkzeug 21 beispielsweise über eine flexible Leitung 22 verbunden werden kann.

Der Kolben 16 einer Kolbenpumpeneinheit 13 wird in bekannter Weise nach dem Einschieben durch die Exzenterwelle 14 durch eine Druckfeder 23 wieder in seine Ausgangslage gebracht, wobei sich das Saugventil 24 öffnet und sich der zylindrische Hohlraum 19 mit dem Druckmedium füllt. Es ist offensichtlich,

daß bei konstanter Drehzahl der Exzenterwelle 14 stets ein konstanter Volumenstrom des Druckmediums gefördert wird.

Zur Veränderung des Volumenstroms ist ein Stellmittel 25 vorgesehen, das einen elektrischen Hubmagneten 26 aufweist, dessen beweglicher Anker 27 mit dem Saugventil 24 derart verbunden ist, daß das Saugventil während des Druckvorganges der betreffenden Kolbenpumpeneinheit 13 im geöffneten Zustand gehalten werden kann. Dadurch wird bewirkt, daß eine Förderung der Druckmediums durch das Druckventil während der Betätigung der Kolbenpurapeneinheit 13 nicht stattfindet, sondern daß das im Zylinderhohlraum 19 befindliche Druckmedium wieder in den Hohlraum 17 des Gehäuses 11 durch das offene Saugventil 24 ausgestoßen wird.

Im einzelnen ist bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform das Stellmittel 25 oberhalb der betreffenden Kolbenpumpeneinheit 13 angeordnet. Der Anker 27 des Hubmagneten 26 ist über eine Lasche 28 und eine Stange 29 mit dem Saugventil 24 verbunden. Bei einer Aktivierung des Hubmagneten 26 bewegt sich der Anker in Richtung auf die Exzenterwelle 14, wodurch das Saugventil 24 in einem geöffneten Zustand gehalten wird. Die Füllhöhe des Druckmediums und/oder der Abstand des Stellmittels 25 zur Kolbenpumpeneinheit kann hierbei so gewählt sein, daß sich das Stellmittel oberhalb des Flüssigkeitspegels befindet. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß der Hubmagnet mit entsprechenden Dichtmitteln versehen ist, um einen Betrieb innerhalb des Druckmediums zu ermöglichen. Der Hubmagnet wird über eine elektrische Leitung 32 mit Energie versorgt, die über ein entsprechendes Anschlußstück 30 aus dem Gehäuse 11 herausgeführt wird.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die andere gezeigte Kolbenpumpeneinheit 31 nicht mit einem derartigen Stellmittel versehen. Es ist natürlich auch möglich, für diese Kolbenpumpeneinheit ein entsprechendes Stellmittel vorzusehen.

In Fig. 2 ist eine mögliche Anordnung von Kolbenpumpeneinheiten 13a - 13d um eine Exzenterwelle 14 zusammen mit einer möglichen Steuerschaltung dargestellt. Die Kolbenpumpeneinheiten 13a 13d sind jeweils mit einem entsprechenden, elektrisch betätigbaren Stellmittel 25a - 25d versehen. Die aus dem Pumpengehäuse 11 herausgeführten elektrischen Leitungen 32a 32d jedes Stellmittels 25a bis 25d sind mit einem zentralen Steuergerät 33 verbunden. Das Steuergerät ist mit Schaltmitteln 34 verbunden, mit dem der gewünschte Volumenstrom vorwählbar ist. Das Steuergerät aktiviert in Abhängigkeit von dem gewählten Volumenstrom die entsprechenden Stellmittel 25a 25d. Es kann natürlich auch möglich sein, daß jedes Stellmittel 25a - 25d mit einem eigenen Schaltmittel versehen und separat schaltbar ist.

Die einzelnen Kolbenpumpeneinheiten können jeweils identisch ausgebildet sein. Es ist natürlich auch möglich, daß die Durchmesser der einzelnen Kolben unterschiedlich bemessen sind, so daß durch ein Abschalten der einen oder anderen Kolbenpumpeneinheit oder auch von mehreren Kolbenpumpeneinheiten durch die entsprechenden Stellmittel ein nahezu beliebxge Veränderung des Volumenstroms bewirkt werden kann.

Um die Einstellmöglichkeiten weiter zu erhöhen, kann vorgesehen werden, daß das Steuergerät mit einem Drehzahlregler 35 zur Regelung der Drehzahl des Motors 15 in Verbindung steht. Hier kann vorgesehen werden, daß die Drehzahl des Motors 15 nur in einem begrenzten Bereich möglich ist, so daß dieser stets in seinem optimalen Drehzahlbereich dreht. Die Voreinstellung erfolgt über ein entsprechendes Abschalten der Kolbenpumpeneinheiten, während eine Feineinstellung durch geringfügige Veränderung der Motordrehzahl erreicht werden kann. Dadurch ist es möglich, daß ein genau vorgebbarer Volumenstrom eingestellt werden kann. Die Drehzahlregelung kann hierbei manuell oder auch automatisch durch das Steuergerät 33 erfolgen.

In einer anderen Ausführungsform kann ferner vorgesehen werden, daß die Stellmittel 25a - 25d in Abhängigkeit von dem angeschlossenen Werkzeug aktiviert werden. Die Schaltmittel zum Einstellen des gewünschten Volumenstroms^können dann im Bereich der Anschlußstelle 36 des antreibbaren hydraulischen Werkzeuges 21 an die Druckleitung 22 angeordnet sein und werden durch das Anschließen des Werkzeuges betätigt, so daß die Einstellung des für das betreffende Werkzeug erforderlichen Volumenstroms selbsttätig bewirkt wird. Die Schaltmittel können hierbei als Kontaktschalter oder dergleichen ausgebildet sein, die an der Anschlußstelle der Druckleitung 22 vorgesehen sind und die durch das Aufsetzen des entsprechenden Werkzeuges, das eine entsprechende Codierung durch Vorsprünge, Leiterbahnen oder dergleichen am Anschlußflansch aufweist, entsprechend aktiviert werden. Die Volumenstromanpassung kann dann vollautomatisch erfolgen, so daß Fehlbedienungen ausgeschlossen werden können.

Bezugszeichenliste

10	Pumpe
11	Gehäuse
12	Kolbenpumpe
13	Kolbenpumpenexnheit
14	Exzenterwelle
15	Motor
16	Kolben
17	Hohlraum
18	Druckleitung
19	Zylinderhohlraum
20	Einfüllöffnung
21	Werkzeug
22	Druckleitung
23	Druckfeder
24	Saugventil
25	Stellmittel
26	Hubmagnet
27	Anker
28	Lasche
29	Stange
30	Anschlußstück
31	Kolbenpumpenexnheit
32	Anschlußleitung
33	Steuergerät
34	Schaltmittel
35	Drehzahlregler
36	Anschlußstelle

Claims

Kolbenpumpe Ansprüche

1. Kolbenpumpe (12) zum Fördern eines hydraulischen Mediums, insbesondere unter hohem Druck, mit wenigstens zwei Kolbenpumpeneinheiten (13), die durch ein Antriebsmittel (14) betätigbar sind und jeweils wenigstens ein Druckventil und wenigstens ein Saugventil (24) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stellmittel (25) vorgesehen ist, das mit dem Saugventil (24) wenigstens einer Kolbenpumpeneinheit (13) derart zusammenwirkt, daß das Saugventil (24) zumindest während des Druckvorganges der betreffenden Kolbenpumpeneinheit (13) in einem geöffneten Zustand haltbar ist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kolben (16) einer Kolbenpumpeneinheit (13) einen Durchmesser aufweist, der von den Durchmessern der Kolben der anderen Kolbenpumpeneinheiten abweicht.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben jeder Kolbenpumpeneinheit jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbenpumpeneinheit (13a - 13d) mit einem Stellmittel (25a - 25d) versehen ist.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel einen Elektromagneten (26) aufweist, dessen Anker (27) mit dem Saugventil (24) verbunden ist.

6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Steuermittel (33) vorgesehen ist, das mit wenigstens einem Schaltmittel (34) zum

Einstellen des gewünschten Volumenstroms und mit den Stellmitteln verbunden ist, wobei durch eine entsprechende Betätigung des Schaltmittels ein oder mehrere Stellmittel betätigt werden, um den gewünschten Förderstrom zu erhalten.

7. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpeneinheiten in Form einer Radialkolbenpumpe angeordnet sind und das Antriebsmittel eine Exzenterwelle (14) aufweist.

8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (14) durch einen Gleichstrommotor (15) antreibbar sind, der sich mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl dreht.

9. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel durch einen Gleichstrommotor (15) antreibbar sind, dessen Drehzahl in einem begrenzten Drehzahlbereich durch einen Drehzahlregler (35) einstellbar ist.

10. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Durchmesser der Kolben der Kolbenpumpeneinheiten so gewählt sind, daß bei einer vorgesehenen Abstufung von Arbeitskolben der mit der Kolbenpumpe antreibbaren hydraulischen Werkzeuge (21) durch eine entsprechende Aktivierung der Stellmittel jeweils eine im wesentlichen gleiche Vorschubgeschwindigkeit der jeweiligen Arbeitskolben bewirkt wird.

11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zum Einstellen des gewünschten Volumenstroms im Bereich der Anschlußstelle (36) des antreibbaren hydraulischen Werkzeuges (21) angeordnet sind und durch das Anschließen des Werkzeuges betätigbar sind, so daß die Einstellung des für das betreffende Werkzeug erforderlichen Volumenstroms selbsttätig bewirkt wird.