DE3042836C2

DE3042836C2 - High pressure piston pump for liquids, preferably water

Info

Publication number: DE3042836C2
Application number: DE19803042836
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(grad.) 7240 Horb Berthold
Original assignee: Brueninghaus Hydraulik GmbH
Current assignee: Brueninghaus Hydraulik GmbH
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1987-02-05
Also published as: DE3042836A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Kolbenpumpe für Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a high-pressure piston pump for liquids according to the preamble of claim 1.

Bekannte Flüssigkeitspumpen, insbesondere Wasserpumpen, werden als Plungerpumpen mit Ventilsteuerung ausgeführt. Der Antrieb und die Bewegung der Kolben erfolgt im allgemeinen über einen Kurbelantrieb. Eine Druckregelung derartiger Pumpen erfolgt entweder über Bypass-Steuerung, Drehmoment-Wandler, drehzahlgeregelten Gleichstromantrieb oder Doppelschwingenantrieb. Durch die letztere Antriebsart wird der Kolbenhub direkt und damit der Förderdruck beeinflußt.Known liquid pumps, especially water pumps, are designed as plunger pumps with valve control. The drive and movement of the pistons is generally carried out via a crank drive. Pressure control of such pumps is carried out either via bypass control, torque converter, speed-controlled DC drive or double swing drive. The latter type of drive directly influences the piston stroke and thus the delivery pressure.

Es ist auch eine Pumpenbauart für derartige Flüssigkeitspumpen bekannt, bei der die Kolben wie bei einer Axialkolbenpumpe um eine zentrale Achse angeordnet sind. Diese Konstruktionsart ermöglicht eine einfache Regelung des Kolbenhubes. Problematisch ist dabei jedoch die Schmierung der Antriebselemente einer solchen Axialkolbenmaschine. Um eine einwandfreie Funktion einer derart aufgebauten Pumpe zu gewährleisten, muß proportional zum Flüssigkeitsdruck ein Schmiermitteldruck in einem gesonderten Schmiermittelkreislauf aufgebaut werden.A pump design for such liquid pumps is also known in which the pistons are arranged around a central axis, as in an axial piston pump. This type of design enables the piston stroke to be easily regulated. However, the lubrication of the drive elements of such an axial piston machine is problematic. In order to ensure that a pump constructed in this way functions properly, a lubricant pressure proportional to the liquid pressure must be built up in a separate lubricant circuit.

Bei einer solchen eingangs genannten Axialkolbenpumpe wird der Schmierölkreislauf vom Fördermittelkreislauf (Öl- Emulsion) durch einen Differentialkolben getrennt, der in einer zentralen Längsbohrung im Arbeitskolben gleitbar angeordnet ist. Der Schmieröldruck wird durch diese Anordnung beim Förderhub höher gehalten als der Förderdruck der Pumpenseite. Insbesondere die Gleitfläche des Differentialkolbens im Pumpenbereich wird einmal mit Schmieröl und bei Saughub mit dem Fördermedium beaufschlagt. Wenn das gepumpte Medium zum Beispiel Wasser ist, das nur geringe Schmiereigenschaften besitzt, so sind hier Korrosion und Aufrauhungen der Gleitfläche des Zylinders zu erwarten, wodurch die Lebensdauer der Pumpe verringert wird.In the axial piston pump mentioned above, the lubricating oil circuit is separated from the conveying medium circuit (oil emulsion) by a differential piston that is slidably arranged in a central longitudinal bore in the working piston. This arrangement keeps the lubricating oil pressure higher during the delivery stroke than the delivery pressure on the pump side. In particular, the sliding surface of the differential piston in the pump area is supplied with lubricating oil once and with the conveying medium during the suction stroke. If the pumped medium is water, for example, which has only poor lubricating properties, corrosion and roughening of the sliding surface of the cylinder can be expected, which reduces the service life of the pump.

Bei Mehrzylinder-Radial-Kolbenpumpen sind auch vorgespannte hydropneumatische Federn zwischen den Pumpenkolben und den Antriebselementen vorgesehen (DE-OS 29 46 529), deren Druckräume gemeinsam mit einem hydropneumatischen Speicher und über ein in Sperrichtung angeordnetes Rückschlagventil mit einer Hilfspumpe und einem einstellbaren Druckbegrenzungsventil verbunden sind.In multi-cylinder radial piston pumps, pre-tensioned hydropneumatic springs are also provided between the pump pistons and the drive elements (DE-OS 29 46 529), the pressure chambers of which are connected together with a hydropneumatic accumulator and, via a check valve arranged in the blocking direction, with an auxiliary pump and an adjustable pressure relief valve.

Es sind weiterhin hydrostatische Axialkolbenpumpen bzw. -motoren bekannt, bei denen die Schieflage der Taumelscheibe durch einen Stellkolben bestimmmt wird (DE-AS 11 88 948). Zur Einstellung des Stellkolbens wird dieser auf seiner kleineren Fläche dem Druck einer Feder und dem Betriebsdruck des Fördermediums und auf der anderen Fläche einem durch eine Regeleinrichtung bestimmten Druck des Fördermediums ausgesetzt. Dieser Flüssigkeitsdruck wird durch einen Vorsteuerschieber, ein Sicherheitsventil mit Drosseldurchgang, einer weiteren Drossel in einem an den Vorsteuerschieber angeschlossenen Ablauf und ein Vorsteuerventil bestimmt. Das Vorsteuerventil wird durch einen Fühler eingestellt, der an einer Steuerkurve anliegt, die mit dem schwenkbaren Gehäuse der Pumpe verbunden ist.Hydrostatic axial piston pumps and motors are also known in which the inclination of the swash plate is determined by an adjusting piston (DE-AS 11 88 948). To adjust the adjusting piston, its smaller surface is subjected to the pressure of a spring and the operating pressure of the conveying medium, and the other surface is subjected to a pressure of the conveying medium determined by a control device. This fluid pressure is determined by a pilot spool, a safety valve with a throttle passage, another throttle in a drain connected to the pilot spool, and a pilot valve. The pilot valve is adjusted by a sensor that rests on a control curve that is connected to the swiveling housing of the pump.

Diese Regelungsanordnung ist kompliziert und aufwendig.This regulatory arrangement is complicated and costly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckkolbenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei guter Schmierung der Taumelscheiben-Axialkolbenmaschine die Kraftübertragung auf die Pumpenkolben vereinfacht wird.The invention is therefore based on the object of creating a high-pressure piston pump of the type mentioned at the outset, in which the power transmission to the pump pistons is simplified with good lubrication of the swash plate axial piston machine.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.This task is carried out by the Part of claim 1 mentioned features.

Unter einer hydraulischen Säule wird dabei ein eingeschlossenes Druckflüssigkeitsvolumen verstanden, welches als Kraftübertragungsglied zwischen der Antriebsseite, hier als im Hub auf einfache Weise verstellbare Axialkolbenmaschine ausgebildet, und den Pumpenkolben der Flüssigkeitspumpe dient. Die Kolbenpumpe und die antriebsseitige Axialkolbenmaschine sind durch die hydraulische Säule kraftschlüssig gekoppelt, ohne daß für die Axialkolbenmaschine die eingangs genannten Schmierprobleme auftreten. Zusätzlich ermöglichen die hydraulischen Säulen eine beliebige räumliche Anordnung der Antriebskolben der Axialkolbenmaschine und der Pumpenkolben der Flüssigkeitspumpe zueinander.A hydraulic column is understood to be an enclosed volume of pressure fluid which serves as a force transmission element between the drive side, here designed as an axial piston machine with a stroke that can be easily adjusted, and the pump piston of the fluid pump. The piston pump and the drive-side axial piston machine are coupled in a force-locking manner by the hydraulic column, without the lubrication problems mentioned above occurring for the axial piston machine. In addition, the hydraulic columns enable the drive pistons of the axial piston machine and the pump pistons of the fluid pump to be arranged in any spatial arrangement relative to one another.

Nach der Erfindung besteht die Druckflüssigkeit der hydraulischen Säule aus einem hochwertigen Hydrauliköl und ist zwischen jedem Antriebskolben der Axialkolbenmaschine und einem Druckkolben eingeschlossen, der auf einen Pumpenkolben unmittelbar einwirkt. Die Pumpenkolben sind in Saugrichtung in an sich bekannter Weise durch eine Pumpenfeder beaufschlagt und gegen die in diesem Falle praktisch drucklose hydraulische Säule bewegbar.According to the invention, the pressure fluid of the hydraulic column consists of a high-quality hydraulic oil and is enclosed between each drive piston of the axial piston machine and a pressure piston, which acts directly on a pump piston. The pump pistons are acted upon in the suction direction in a manner known per se by a pump spring and can be moved against the hydraulic column, which in this case is practically pressureless.

Dabei wird der Druck zur Betätigung der Stellvorrichtung von der hydraulischen Säule abgeleitet, der unmittelbar oder mittelbar auf die Stellvorrichtung der verstellbaren Schiefscheibe der Axialkolbenmaschine einwirkt. Dazu ist zweckmäßig, zwischen dem der hydraulischen Säule zugeordneten Druckbegrenzungsventil und dem Ablauf eine Drossel angeordnet und der sich vor der Drossel einstellende Staudruck wird als Stelldruck auf die Stellvorrichtung der Schiefscheibe gegeben. Dadurch ist eine Druckregelung für die Flüssigkeitspumpe möglich, ohne den Druck der Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, direkt als Steuersignal zu verwenden. Als Steuersignal gilt die Druckhöhe der hydraulischen Säule, aus welcher ein proportionaler Stelldruck abgeleitet wird, welcher zur Hubverstellung der Axialkolbenmaschine benutzt wird. Eine einfache hydraulisch-mechanisch Regelung des Wasserdruckes der Kolbenpumpe ist verwirklicht.The pressure for operating the actuating device is derived from the hydraulic column, which acts directly or indirectly on the actuating device of the adjustable swash plate of the axial piston machine. For this purpose, it is advisable to arrange a throttle between the pressure relief valve assigned to the hydraulic column and the outlet, and the dynamic pressure that occurs in front of the throttle is passed on as actuating pressure to the actuating device of the swash plate. This makes it possible to regulate the pressure for the liquid pump without using the pressure of the liquid, preferably water, directly as a control signal. The control signal is the pressure level of the hydraulic column, from which a proportional actuating pressure is derived, which is used to adjust the stroke of the axial piston machine. A simple hydraulic-mechanical control of the water pressure of the piston pump is implemented.

Die Anordnung der vorgenannten Druckkolben erlaubt auf einfache Weise, daß mittels der hydraulischen Säule eine Drucküber- oder -untersetzung möglich ist. Der Druckkolben ist in zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung als Druckübersetzer-Kolben ausgebildet mit einer der hydraulischen Säule zugewandten wirksamen Kolbenfläche, welche größer ist, als die wirksame Kolbenfläche des zugeordneten Pumpenkolbens. Der Druckkolben kann in weiterer zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung auch als Druckuntersetzer-Kolben ausgebildet sein, wobei die der hydraulischen Säule zugewandte wirksame Kolbenfläche kleiner ist, als die wirksame Kolbenfläche des zugeordneten Pumpenkolbens.The arrangement of the aforementioned pressure pistons makes it easy to increase or reduce pressure using the hydraulic column. In a practical embodiment of the invention, the pressure piston is designed as a pressure intensifier piston with an effective piston surface facing the hydraulic column that is larger than the effective piston surface of the associated pump piston. In a further practical embodiment of the invention, the pressure piston can also be designed as a pressure reducer piston, with the effective piston surface facing the hydraulic column being smaller than the effective piston surface of the associated pump piston.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung sind die hydraulischen Säulen zum Einspeisen von durch Leckage verlorengegangener Druckflüssikeit mit einer Druckmittelquelle über je ein nur zur hydraulischen Säule hin öffnendes Einspeiseventil verbunden. Die durch den Druckhub entstehenden Leckverluste der hydraulischen Säule am Druckkolben und an den Antriebskolben der Axialkolbenmaschine sowie an den durch die Druckflüssigkeit der hydraulischen Säule versorgten Schmierstellen der Axialkolbenmaschine werden im Saughub durch die Druckmittelquelle, die zweckmäßig als Hilfspumpe ausgebildet ist, ergänzt.In a further practical embodiment of the invention, the hydraulic columns are connected to a pressure medium source for feeding in pressure fluid lost through leakage via a feed valve that only opens towards the hydraulic column. The leakage losses of the hydraulic column caused by the pressure stroke at the pressure piston and the drive piston of the axial piston machine as well as at the lubrication points of the axial piston machine supplied by the pressure fluid of the hydraulic column are supplemented in the suction stroke by the pressure medium source, which is expediently designed as an auxiliary pump.

Zweckmäßig ist neben Druckmittelquelle und Einspeiseventil(en) ein Druckbegrenzungsventil mit gegebenenfalls nachgeschalteten Druckmittelkühler und/oder -filter angeordnet, welches den Einspeisedruck so klein hält, daß die auf den Drucküber- oder -untersetzer-Kolben wirkende Kraft kleiner ist, als die Rückstellkraft des Pumpenkolbens unter Wirkung der Pumpenfeder.In addition to the pressure medium source and the feed valve(s), it is advisable to arrange a pressure relief valve with, if necessary, a downstream pressure medium cooler and/or filter, which keeps the feed pressure so low that the force acting on the pressure increaser or reducer piston is smaller than the restoring force of the pump piston under the action of the pump spring.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung sind die hydraulischen Säulen mit einem Druckbegrenzungsventil über je ein nur zum Druckbegrenzungsventil hin öffnendes Ablaßventil verbunden. Durch das jeder hydraulischen Säule zugeordnete Druckbegrenzungsventil, welches Druckflüssigkeit der hydraulischen Säule bei Erreichen des durch das Druckbegrenzungsventil vorgegebenen Druckes in der hydraulischen Säule zum Ablauf leitet, ist es möglich, den maximalen Förderdruck der Flüssigkeitspumpe vorzugeben. Zweckmäßig ist das Druckbegrenzungsventil einstellbar ausgebildet.In a further practical embodiment of the invention, the hydraulic columns are connected to a pressure relief valve via a drain valve that only opens towards the pressure relief valve. The pressure relief valve assigned to each hydraulic column, which directs the hydraulic fluid from the hydraulic column to the drain when the pressure in the hydraulic column specified by the pressure relief valve is reached, makes it possible to specify the maximum delivery pressure of the fluid pump. The pressure relief valve is expediently designed to be adjustable.

Zweckmäßige bauliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe mit Axialkolbenmaschine sind in den Unteransprüchen 12 bis 16 gekennzeichnet.Appropriate structural embodiments of the piston pump with axial piston machine according to the invention are characterized in subclaims 12 to 16.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Kolbenpumpe wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn example embodiment of the piston pump is described in more detail below with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Kolbenpumpe mit Axialkolbenmaschine als hydraulischen Antrieb; und Fig. 1 shows a schematic cross-section of a piston pump with an axial piston machine as a hydraulic drive; and

Fig. 2 eine Ansicht der Kolbenpumpe mit Axialkolbenmaschine von oben nach Fig. 1 teilweise im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 2 is a top view of the piston pump with axial piston machine according to Fig. 1, partly in section along the line II-II in Fig. 1.

Die dargestellte Hochdruck-Kolbenpumpe für Flüssigkeiten besteht im wesentlichen aus zwei Teilbereichen, dem Flüssigkeitspumpenbereich 1 und dem als hydraulischer Antriebsteil dienenden Axialkolbenmaschinenbereich 2, wobei die beiden genannten Bereiche kraftschlüssig durch hydraulische Säulen 3 gekoppelt sind. Der Pumpenbereich 1 besteht aus einem Pumpenkörper 4 in welchem in Zylindern 5 Pumpenkolben 6 angeordnet sind. Sie werden einerseits von Pumpenfedern 7 (Fig. 1 nach links) beaufschlagt und in der Gegenrichtung (Fig. 1 nach rechts) durch Druckkolben 8 beaufschlagt. Die Zylinderräume 5 sind in bekannter Weise über Kanäle 9 und Saugventile 10 mit dem Flüssigkeitseingang 11 und Druckventile 12 mit dem Flüssigkeits- Ausgang 13 verbunden. Die Funktion einer solchen Flüssigkeitspumpe durch Hin- und Herbewegen der Pumpenkolben 6 ist bekannt.The high-pressure piston pump for liquids shown essentially consists of two sections, the liquid pump section 1 and the axial piston machine section 2 serving as the hydraulic drive part, with the two areas mentioned being force-locked by hydraulic columns 3. The pump section 1 consists of a pump body 4 in which pump pistons 6 are arranged in cylinders 5. They are acted upon on the one hand by pump springs 7 ( Fig. 1 to the left) and in the opposite direction ( Fig. 1 to the right) by pressure pistons 8. The cylinder chambers 5 are connected in a known manner via channels 9 and suction valves 10 to the liquid inlet 11 and pressure valves 12 to the liquid outlet 13. The function of such a liquid pump by moving the pump pistons 6 back and forth is known.

Der Axialkolbenmaschinenbereich 2 umfaßt ein Gehäuse 14, welches an einem Flansch 15 des Pumpenkörpers 4 angeflanscht ist. Innerhalb des Gehäuses 14 ist fest ein Zylinderkörper 16 angeordnet, in dessen Zylinderbohrungen 17 Antriebskolben 18 angeordnet sind. Die Antriebskolben 18 sind über Gleitschuhe 19 an einer Schiefscheibe 20 abgestützt und werden je nach eingestellter Schrägstellung der Schiefscheibe 20 in den Zylindern 17 hin- und herbewegt. Die Schiefscheibe 20 ist in einer Kalotte 21 der Antriebswelle 22 schwenkbar angeordnet und drehfest mit der Antriebswelle 22 verbunden. Die Antriebswelle 22 ist über eine Wälzlageranordnung 23 im Gehäuse 14 gelagert. Die Wälzlageranordnung 23 kann auch durch ein Gleitlager ersetzt sein. Mit der Triebwelle 22 fest verbunden ist ein Zylinderkörper 24 welcher über ein Gleitlager 25 an der Außenseite des Zylinderkörpers 16 drehbar abgestützt ist.The axial piston machine area 2 comprises a housing 14 which is flanged to a flange 15 of the pump body 4. A cylinder body 16 is fixedly arranged within the housing 14 , in whose cylinder bores 17 drive pistons 18 are arranged. The drive pistons 18 are supported on a swash plate 20 via sliding shoes 19 and are moved back and forth in the cylinders 17 depending on the set inclination of the swash plate 20. The swash plate 20 is pivotably arranged in a cap 21 of the drive shaft 22 and is connected to the drive shaft 22 in a rotationally fixed manner. The drive shaft 22 is mounted in the housing 14 via a roller bearing arrangement 23. The roller bearing arrangement 23 can also be replaced by a plain bearing. Firmly connected to the drive shaft 22 is a cylinder body 24 which is rotatably supported via a plain bearing 25 on the outside of the cylinder body 16 .

Als Stellvorrichtung für die Einstellung der Schrägstellung der Schiefscheibe 20 ist in dem Zylinderkörper 16 in Achsrichtung fluchtend mit der Antriebswelle 22 durch eine Sackbohrung ein Stellzylinder 26 gebildet, in welchem ein über eine Leitung 27 mit einem Stelldruck beaufschlagbarer Stellkolben 28 geführt ist. Der Stellkolben 28 ist über ein Lager 29 mit einer Stellstange 30 verbunden, welche in einer Führung 31 in der Antriebswelle 22 geführt und mit der Antriebswelle zusammen drehbar ist. Die Stellstange 30 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 32. Die Stellstange 30 trägt einen Querbolzen 33 auf dem ein Kulissenstein 34 angeordnet ist, welcher in einer schräg verlaufenden Kulisse 35 der Schiefscheibe 20 geführt ist. Die Schiefscheibe 20 wird über den Kulissenstein 34, den Querbolzen 33 und die Stellstange 30 von der Antriebswelle 2 aus drehangetrieben. Durch axiale Verschiebung der Stelllstange 30 und damit verbundene Verschiebung des Kulissensteines 34 in der Kulisse 35 wird die Schiefscheibe 20 in ihrer Schräglage eingestellt.As an adjusting device for adjusting the inclination of the swash plate 20, in the cylinder body 16 In the axial direction, aligned with the drive shaft 22 , an actuating cylinder 26 is formed through a blind bore, in which an actuating piston 28 is guided, which can be subjected to an actuating pressure via a line 27. The actuating piston 28 is connected via a bearing 29 to an actuating rod 30 , which is guided in a guide 31 in the drive shaft 22 and can rotate together with the drive shaft. The actuating rod 30 is subject to the action of a compression spring 32. The actuating rod 30 carries a cross bolt 33 on which a sliding block 34 is arranged, which is guided in an inclined sliding block 35 of the swash plate 20. The swash plate 20 is rotated by the drive shaft 2 via the sliding block 34 , the cross bolt 33 and the actuating rod 30 . By axial displacement of the adjusting rod 30 and the associated displacement of the sliding block 34 in the sliding block 35 , the swash plate 20 is adjusted in its inclined position.

Im Zylinderkörper 16 sind axial anschließend an die Zylinderbohrungen 17 für die Antriebskolben 18 erweiterte Zylinderbohrungen 35 vorgesehen, in welchen die Druckkolben 8 angeordnet sind. Die Druckkolben 8 sind einstückig mit Stößeln 36 ausgebildet, welche an den Pumpenkolben 6 anliegen. Zwischen den Druckkolben 8 und den Antriebskolben 18 sind Räume 37 gebildet, welche ein Druckflüssigkeitsvolumen einschließen, welches die hydraulischen Säulen 3 bildet. Die Räume 37 sind über Einspeiseventile 38 mit einem Ringkanal 39 verbunden, in welchem eine Einspeiseleitung 40 mündet. Diese Einspeiseleitung 40 ist mit einer Hilfspumpe 41 verbunden sowie mit einem Druckbegrenzungsventil 42 und einem nachgeschalteten Ölkühler 43 sowie einem Filter 44. Weiter sind die Räume 37 über Kanäle 45 und Auslaßventile 46 mit einem Druckraum 47 verbunden, der über eine Druckleitung 48 mit einem Druckbegrenzungsventil 49 verbunden ist. Hinter dem Druckbegrenzungsventil 49 ist eine Staudrossel 50 angeordnet und zwischen Druckbegrenzungsventil 49 und Staudrossel 50 zweigt die Stelldruckleitung 27 ab. Die Abläufe hinter der Staudrossel 50 und dem Filter 44, die gleichzeitig der Ansaugpumpensumpf für die Hilfspumpe 41 sind, sind jeweils mit gleichem Bezugszeichen 51 bezeichnet.In the cylinder body 16, axially adjacent to the cylinder bores 17 for the drive pistons 18 , enlarged cylinder bores 35 are provided, in which the pressure pistons 8 are arranged. The pressure pistons 8 are formed in one piece with tappets 36 , which rest against the pump pistons 6. Between the pressure pistons 8 and the drive pistons 18 , chambers 37 are formed, which enclose a pressure fluid volume, which forms the hydraulic columns 3. The chambers 37 are connected via feed valves 38 to an annular channel 39 , into which a feed line 40 opens. This feed line 40 is connected to an auxiliary pump 41 , to a pressure relief valve 42 , to a downstream oil cooler 43 , and to a filter 44. The chambers 37 are also connected via channels 45 and outlet valves 46 to a pressure chamber 47 , which is connected via a pressure line 48 to a pressure relief valve 49 . A throttle valve 50 is arranged behind the pressure relief valve 49 and the control pressure line 27 branches off between the pressure relief valve 49 and the throttle valve 50. The outlets behind the throttle valve 50 and the filter 44 , which are simultaneously the intake pump sump for the auxiliary pump 41 , are each designated with the same reference numeral 51 .

Die beschriebene Kolbenpumpe funktioniert wie folgt:The piston pump described works as follows:

Die Antriebswelle 22 wird durch eine nicht dargestellte Antriebsmaschine in Drehung versetzt. Entsprechend wird die Schiefscheibe 20 gedreht. Die Antriebskolben 18 werden durch die Schiefscheibe 20 in Fig. 1 nach rechts gedrückt. Dadurch wird die die hydraulische Säule 3 bildende Druckflüssigkeit in den Räumen 37 vorgespannt und der jeweilige Druckkolben 8 wird in Fig. 1 nach rechts bewegt. Der Druckkolben 8 ist über seinen Stößel 36 auf dem zugeordneten Pumpenkolben 6 abgestützt, der durch die Bewegung des Druckkolbens 8 eine Hubbewegung in Fig. 1 nach rechts ausführt und über das Druckventil 12 vorher über das Saugventil 10 angesaugte Flüssigkeit in den Flüssigkeitsausgang 13 fördert. In der hydraulischen Säule 3 entsteht dabei ein Druck, welcher dem Flüssigkeitspumpendruck proportional ist und zwar umgekehrt proportional dem Verhältnis der wirksamen Kolbenfläche des Druckkolbens 8 zur wirksamen Kolbenfläche des Pumpenkolbens 6. Durch diesen proportionalen Druck in der hydraulischen Säule 3 werden durch die Druckflüssigkeit der hydraulischen Säule der Gleitschuh 19 über dem Kanal 52, die Antriebskolben 18 in den Zylinderbohrungen 17 und der Druckkolben 8 geschmiert. Damit sind exakt die gleichen Schmierverhältnisse geschaffen, wie bei einer konventionellen Schiefscheibenpumpe.The drive shaft 22 is set in rotation by a drive machine (not shown). The swash plate 20 is rotated accordingly. The drive pistons 18 are pushed to the right in Fig. 1 by the swash plate 20. This pre-tensions the pressure fluid forming the hydraulic column 3 in the spaces 37 and the respective pressure piston 8 is moved to the right in Fig. 1. The pressure piston 8 is supported via its tappet 36 on the associated pump piston 6 , which executes a lifting movement to the right in Fig. 1 as a result of the movement of the pressure piston 8 and conveys fluid previously sucked in via the suction valve 10 into the fluid outlet 13 via the pressure valve 12. This creates a pressure in the hydraulic column 3 which is proportional to the fluid pump pressure and is inversely proportional to the ratio of the effective piston area of the pressure piston 8 to the effective piston area of the pump piston 6 . Due to this proportional pressure in the hydraulic column 3, the sliding shoe 19 above the channel 52 , the drive pistons 18 in the cylinder bores 17 and the pressure piston 8 are lubricated by the pressure fluid of the hydraulic column. This creates exactly the same lubrication conditions as with a conventional swash plate pump.

Wenn der vorbeschrieben in Fig. 1 nach rechts bewegte Kolben 18 seinen rechten Totpunkt erreicht hat (der Druckhub ist abgeschossen), tritt eine Richtungsumkehr ein, d. h. durch Bewegung des Kolbens 18 nach links wird der Saughub am Pumpenkolben 6 eingeleitet. Die auf den Pumpenkolben 6 wirkende Pumpenfeder 7 bewegt den Pumpenkolben 6 und zusammen mit diesem den Druckkolben 8 in Fig. 1 nach links. Dabei wird Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitseingang 11 über das Saugventil 10 angesaugt. Auch in der hydraulischen Säule 3 entsteht ein geringer Druck durch die Kraft der Pumpenfeder 7, der den Antriebskolben 18 mit seinem Gleitschuh 19 gegen die Schiefscheibe 20 drückt. Durch den im vorhergehenden Absatz beschriebenen Druckhub des Kolbens 18 entstehen bei Ausübung der beschriebenen Schmierfunktion Leckverluste an Druckflüssigkeit der hydraulischen Säule 3, welche ausgeglichen werden müssen.When the piston 18 moved to the right as described in Fig. 1 has reached its right dead center (the pressure stroke is completed), a reversal of direction occurs, i.e. by moving the piston 18 to the left, the suction stroke on the pump piston 6 is initiated. The pump spring 7 acting on the pump piston 6 moves the pump piston 6 and together with it the pressure piston 8 to the left in Fig. 1. Liquid is sucked in from the liquid inlet 11 via the suction valve 10. A slight pressure is also created in the hydraulic column 3 due to the force of the pump spring 7 , which presses the drive piston 18 with its sliding shoe 19 against the swash plate 20. The pressure stroke of the piston 18 described in the previous paragraph results in leaks of pressure fluid in the hydraulic column 3 when the lubrication function described is carried out, which must be compensated for.

Dies geschieht dadurch, daß über die Hilfspumpe 41, die Speiseleitung 40 und das jeweilige Speiseventil 38 die Leckmenge an Druckflüssigkeit unter geringem Einspeisdruck ergänzt wird. Die durch die Einspeisung ausgeübte Axialkraft auf den Druckkolben 8 der hydraulischen Säule 3 muß geringer sein als die Axialkraft, die von der Pumpenfeder 7 während des Saughubes ausgeübt wird. Andernfalls würde der Pumpenkolben 6 keinen Saughub durchführen.This is done by supplementing the leakage amount of pressure fluid at a low feed pressure via the auxiliary pump 41 , the feed line 40 and the respective feed valve 38. The axial force exerted by the feed on the pressure piston 8 of the hydraulic column 3 must be less than the axial force exerted by the pump spring 7 during the suction stroke. Otherwise the pump piston 6 would not perform a suction stroke.

Da während des Druckhubes jedes Pumpenkolbens 6 der in der hydraulischen Säule 3 entstehende Druck proportional dem Flüssigkeitsdruck der Pumpe ist, kann dieser Druck in der hydraulischen Säule 3 verwendet werden, um eine Regelung des Flüssigkeitsdruckes der Pumpe vorzunehmen. Über das den Maximaldruck in der hydraulischen Säule 3 begrenzende einstellbare Druckbegrenzungsventil 49 und die diesem nachgeschaltete Staudrossel 50 wird ein Stelldruck abgenommen, welcher durch die Leitung 27 auf den Stellkolben 28 wirkt. Durch diesen wird mittels der beschriebenen Stellvorrichtung der Schrägwinkel der Schiefscheibe 20 und damit der Hub der Antriebskolben 18 und der Pumpenkolben 6 entsprechend dem gewünschten Förderdruck geregelt.Since the pressure generated in the hydraulic column 3 during the pressure stroke of each pump piston 6 is proportional to the fluid pressure of the pump, this pressure in the hydraulic column 3 can be used to regulate the fluid pressure of the pump. A control pressure is taken off via the adjustable pressure relief valve 49, which limits the maximum pressure in the hydraulic column 3 , and the backflow throttle 50 connected downstream of it, which acts on the control piston 28 via the line 27. This controls the inclination angle of the swash plate 20 and thus the stroke of the drive pistons 18 and the pump pistons 6 in accordance with the desired delivery pressure by means of the described control device.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Druckkolben 8 als Druckübersetzter-Kolben ausgebildet, deren der hydraulischen Säule 3 zugewandte wirksame Kolbenfläche beispielsweise doppelt so groß ist wie die wirksame Kolbenfläche der Pumpenkolben 6. Wenn der Betriebsdruck am Flüssigkeitsausgang 13 der Pumpe, beispielsweise 800 bar beträgt, ist der Betriebsdruck in der hydraulischen Säule 3 400 bar. Die Ausbildung der Druckkolben mit einer zylindrischen Bohrung 53, in welche der Antriebskolben 18 beim Druckhub hineinragen kann führt zu einer besonders kurzen raumsparenden Anordnung.In the embodiment shown, the pressure pistons 8 are designed as pressure-intensifying pistons, the effective piston surface of which facing the hydraulic column 3 is, for example, twice as large as the effective piston surface of the pump pistons 6. If the operating pressure at the liquid outlet 13 of the pump is, for example, 800 bar, the operating pressure in the hydraulic column 3 is 400 bar. The design of the pressure pistons with a cylindrical bore 53 , into which the drive piston 18 can protrude during the pressure stroke, leads to a particularly short, space-saving arrangement.

Im Bereich der hydraulischen Säule 3 werden Verluste durch Erwärmen der Druckflüssigkeit entstehen. Diese kann über den Ölkühler 43 abgeführt werden, der zweckmäßig als Öl-Wasserkühler ausgebildet ist, wenn die Pumpe als Wasserpumpe arbeitet, wobei dann das Wasser der Pumpenseite zur Kühlung benutzt werden kann. Wird als Druckmittel ein hochwertiges Hydrauliköl verwendet, wird dieses zweckmäßig durch den Filter 44 ständig gefiltert.In the area of the hydraulic column 3, losses will occur due to heating of the pressure fluid. This can be discharged via the oil cooler 43 , which is conveniently designed as an oil-water cooler when the pump is working as a water pump, whereby the water on the pump side can then be used for cooling. If a high-quality hydraulic oil is used as the pressure medium, this is conveniently constantly filtered through the filter 44 .

Claims

1. High-pressure piston pump for liquids with low lubricity, preferably for water, with valve control via suction and pressure valve, in which pump pistons can be moved against return springs via a drive which consists of a swashplate axial piston machine with an adjusting device for stroke adjustment, the drive pistons of the swashplate axial piston machine being each assigned to one of the pump pistons and each drive piston being assigned a pressure piston which supplies liquid with high lubricity to the pressure bearings of the drive pistons, characterized in that a hydraulic column ( 3 ) for power transmission is enclosed between each drive piston ( 18 ) and the pressure piston ( 8 ) and the pressure piston ( 8 ) acts directly on the pump piston ( 6 ) and that the hydraulic columns ( 3 ) are connected to a pressure medium source ( 41 ) via a check valve ( 38 ) each opening towards the hydraulic column ( 3 ).

2. Piston pump according to claim 1, characterized in that the pressure piston ( 8 ) is designed as a pressure intensifier piston with an effective piston surface facing the hydraulic column ( 3 ) which is larger than the effective piston surface of the associated pump piston ( 6 ).

3. Piston pump according to claim 1, characterized in that the piston ( 8 ) is designed as a pressure reducer piston with an effective piston surface facing the hydraulic column ( 3 ) which is larger than the effective piston surface of the associated pump piston ( 6 ).

4. Piston pump according to claim 1, characterized in that in addition to the pressure medium source ( 41 ) and the feed valve(s) ( 38 ), a pressure relief valve ( 42 ) is arranged, which keeps the feed pressure so low that the force acting on the pressure increaser or reducer piston ( 8 ) is smaller than the restoring force of the pump piston ( 6 ) under the action of the pump spring ( 7 ).

5. Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic columns ( 3 ) are each connected to a pressure relief valve ( 49 ) via a check valve ( 46 ) and a throttle ( 50 ) is arranged between the pressure relief valve ( 49 ) and the outlet ( 51 ), and a control pressure is derived between the pressure relief valve ( 49 ) and the throttle ( 50 ), which acts on the control device ( 28, 30, 34 ) of the swash plate ( 20 ).

6. Piston pump according to claim 1, characterized in that the drive pistons ( 18 ) are aligned in the longitudinal axis direction opposite the pressure piston ( 8 ) and the pump piston ( 6 ).

7. Piston pump according to claim 1 and 6, characterized in that the pressure pistons ( 8 ) have a cylindrical bore ( 53 ) on the side facing the respective drive piston ( 18 ), into which the drive piston ( 18 ) partially projects at least during the pressure stroke.