DE3044363A1

DE3044363A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE3044363A1
Application number: DE19803044363
Authority: DE
Inventors: Louis-Claude Rambervillers Porel
Original assignee: LEDUC RENE HYDRO SA
Current assignee: LEDUC RENE HYDRO SA
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1981-06-04
Also published as: DE3044363C2; ES8107364A1; US4486152A; BE887160A; ES497073A0; IT8026234A0; IT1134459B

Description

GEYER, HAGEMANN & PARTNER

PATLNTANWÄLTE

Destouchesstraße 60 - Postfach 400745 · 8000 München 40 -Telefon 089/304071* -Telex 5-216136 hage d -Telegramm hageypatent -Telekopierer 089/304071

HYDRO RENE LEDUC, Societe Anonyme München, den 54120 AZERAILLES ,BACCARAT/FRANKREICH 25. November 1980 u.Z.: Pat 183/1-80M Dr.G/2/ns

HYDRO RENE LEDUC
AZERAILLES,BACCARAT/FRANKREICH

PUMPE

Datum:	D
Land:	D
Az:	D

26.11.1979 2) 30.4.1980 Frankreich 2) Frankreich 79.29037 2) 80.09780

130023/0670

GEYER, HAGEMÄNN & PARTNER

PATZNTAKWALTZ

Destouchesstraße 60 · Poslfach 400745 · 8000 München 40 -Telefon 089/304071* -Telex 5-216136 hage d -Telegramm hageypalent-Telekopierer 089/304071

HYDRO RENE LEDUC, Societe Anonyme München, den

54120 AZERAILLES ,BACCARAT/FRANKREICK 25. November 1980 u.Z.: Pat 183/1-80M Dr.G/2/ze/ns

PUMPE

Die Erfindung bezieht sich auf eine r^draulikpumpe mit einem oder mehreren Kolben, bei der jedem Kolben ein Auslaß- und ein Änsaugventil zugeordnet sind ,wobei letzteres durch die Spannimg einer Rückstellfeder in Schließstellung gehalten ist.

Bei bekannten Pumpen dieser Art sind die Ansaugventile entweder gesteuert oder es handelt sich um selbsttätige Rückschlagventile. Im letzteren Fall verursacht die Feder, die den Ventilkörper in Schließposition drückt (Rückstellfeder), zahlreiche Problemer - Wenn die Federkraft klein ist, öffnet sich zwar das Ventil leicht, sofern die Druckverhältnisse es zulassen; das Ventil kann jedoch nur unter geringer Geschwindigkeit arbeiten- Bei großen Geschwindigkeiten ist seine Schließzeit jedoch zu groß und es kerant häufig vor, daß der Ventilkörper zurückprallt.

- Wenn die Federkraft dagegen für den Betrieb bei üblichen Geschwindigkeiten ausreichend ist, behindert die Rückstellfeder das öffnen des Ansaugventiles trotz des durch die Pumpe erzeugten Unterdrückst so daß das Ventil nicht auslöst — jedenfalls keine

wesentliche Pumpwirkung ±>zw. Druckaufbau stattfindet.

HYDRO RENE LEDUC , * λ Λ ₉ ο , « _{R 7} η - 7 -

Pat 183/1-80M 13UUZJ/U6/U

diesem Grund sind schnellaufende Pumpen mitt Ansaug— einrichtungen - insbesondere Ventilen — ausgerüstet, die church die Bewegung der Pumpe gesteuert werden. Bei diesen Pumpen hängt die Schaltstellung jeder Ansaugeinrichtung — insbesondere die Stellung jedes Ansaugventils — ausschließlich von der Stellung des entsprechenden Kolbens und von der Phase des Ärbeitszyklusses ab, in der er sich gerade befindet. Diese Pumpen weisen den Nachteil auf» daß für jeden einzelnen Zylinder die Ansaugeinrichtung gleich zu Beginn der Ansaugphase geöffnet wird: zum Zeitpunkt des öffnens weist jedoch das Fluid im Kammerrestvolumen {"Eotkammer} noch einen Druck auf, der nahe dem Äusstoßdruck der Pumpe liegt. Da das Kammerrestvolumen in der Regel ziemlich groB ist und die Kompressibilität des Förderfluids bei weitem nicht vernachlässigbar ist» ist die im Restkammervolumen erhaltene Energie groß und wächst zudem mit dem Förderdruck der Pumpe an. Durch die Herstellung der Verbindung mit der .ansaugleitung wird folglich eine schlagartige Entspannung in der Bestkammer

2Ö bzw. Totkammer hervorgerufen. Dies stellt nicht nur einen Energieverlust dar, sondern äußert sich auch in einem erhöhten Betriebsgeräusch der Pumpe. Betrachtet man beispielsweise eine Hydraulikpumpe mit einem Ausstoß— oder Förderdruck von 400 bar» die mit einer Hydraulikflüssigkeit arbeitet» wie sie durch die französische Norm ÄIR 3520 definiert ist, und nimmt man eine übliche Ärbeitsteeperatur von 5©⁰C an» so beträgt der Kompressibilitäts-

—1 koeffizient des Fluids 1/1500© ibar }. Bei einem Restkaaanervolumen von 25cm und einem Hubraum von 10cm ergibt 3© die theoretische Berechnung, daß beispielsweise bei einer Taumelscheibenpumpe eine Drehung der Taumelscheibe van {bei einem Verdichtungszyklus von 1S0⁰J erforderlich ist» vm den Druckanstieg auf 400 bar zu erreichen. Und nach dea Ende des Ausstoßvorganges ist eine weitere Drehung um ca. 30* erforderlich, um das Fluid wieder zu entspannen. Da der Koepressibilitätskoeffizient variieren kann zwischen 1/22000 ibar~¹J bei -50⁰C und 1/9500 Jbar"¹! bei 150⁰C

HSDSO REHE kEDÖC ^30023/0670 - 8 -

und da in der ausgestossenen Flüssigkeit winzige Luftbläschen enthalten sein können, kann es in der Praxis vorkommen, daß die Antriebswelle der Pumpe sich um 50° drehen muß, um eine Entspannung des in der Restkammer enthaltenen Fluids zu erzielen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits versucht, die Ansaugleitung mit der Restkammer unter Einsatz geeigneter Einrichtungen mit einer Verzögerung zu verbinden, so daß bereits vor Herstellung der Verbindung sich das Fluid in der Restkammer etwas entspannen kann.

Dies ist insbesondere bei Taumelscheibenpumpen der Fall, die keine Ventile, sondern eine sichelförmige Aussparung auf der Taumelscheibe aufweisen und bei denen die Verbindung über den Kolben hergestellt wird. Dabei kann der Beginn der sichelförmigen Aussparung so eingestellt werden, daß die Verbindung erst nach einer Entspannungsphase hergestellt wird. Bei hohen Drücken und kleinen Durchsätzen jedoch - also bei Bedingungen, die bei Pumpen mit veränderlichem Hubraum anzutreffen sind - ist infolge der Tatsache, daß die notwendige Entspannungsphase über nahezu 180° verlaufen kann, eine extreme Verkleinerung der sichelförmigen Aussparung erforderlich. Darüber hinaus ist bei großen Durchsätzen aus Gründen der Kompaktheit für einen großen Teil des Kolbenweges der Strömungsquerschnitt für die Beaufschlagung des Kolbens unzureichend, weswegen diese Lösung unpraktikabel wird.

Ausgehend hiervon liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter weitgehender Vermeidung der vorerwähnten Nachteile eine Pumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der sich der Öffnungszeitpunkt des Ansaugventils automatisch den Betriebsbedingungen, wie Durchsatz und Förderdruck, derart anpaßt, daß er unter dem Gesichtspunkt des Energieverbrauchs und der Lärmentwicklung besonders günstig liegt.

HYDRO RENE LEDUC 130023/0670 - 9 -

Pat 183/1-80M

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jedes Ansaugventil zwei entgegengesetzten Kräften ausgesetzt ist: Einer ersten Kraft, nämlich der Kraft der Rückstellfeder, durch die es in Schließstellung gedrückt wird, und einer zweiten Kraft, die es in Richtung der öffnungsstellung drückt, wobei die zweite Kraft sich im Laufe des Arbeitszyklus der Pumpe dergestalt ändert, daß sie kleiner als die erste Kraft während der Ausstoßphase und danach größer als die erste Kraft während mindestens eines Teils der Ansaugphase ist, so daß das Ansaugventil nur öffnet, wenn der durch die Kompression des Fluids verursachte restliche Ausstoßdruck im Restkammervolumen infolge der beginnenden Ansaugbewegung des Kolbens unter einen vorgegebenen Wert abgefallen ist.

Gemäß der Erfindung ist jedem Kolben ein Ansaugventil zugeordnet, das durch eine Feder in Schließposition gebracht und durch eine von der Stellung und der Arbeitsphase des Kolbens abhängige Gegenkraft in Richtung der Öffnungsstellung vorgespannt wird. Die Gegenkraft wird zumindest 0 während eines Teils der Ansaugphase größer als die Federrückstellkraft, die das Ventil in seine Schließposition drückt, eingestellt.

Folglich kann sich, sobald durch die Rückwärtsbewegung des Kolbens die Flüssigkeit in der Restkammer ausreichend entspannt ist, das Ansaugventil unter der Wirkung der genannten Gegenkraft öffnen. Diese durch die Bewegung des Kolbens bewirkte Entspannung führt dazu, daß die Kompressionsenergie an der Antriebswelle der Pumpe wiedergewonnen wird.

Eine besonders exakte Steuerung der Gegenkraft läßt sich gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung durch ein pneumatisches oder ölpneumatisches System erzielen.

HYDRO RENE LEDUC 130023/0670 -10-

Pat 183/1-80M

Nach einer anderen vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung, die sich durch einen besonders einfachen Aufbau auszeichnet, wird die Gegenkraft durch eine Feder erzeugt, die beispielsweise während der Ansaugphase durch eine Kurven- oder Nockenscheibe in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens während der Ansaugphase zusammengedrückt wird. Eine Pumpe dieser Art zeichnet sich dadurch aus, daß jedes Ansaugventil den entgegengesetzten Kräften zweier Federn ausgesetzt ist: einer ersten Feder, die den 0 Ventilkörper in Schließrichtung drückt, und einer zweiten Feder, die den Ventilkörper in Öffnungsrichtung drückt, wobei die Kraft der zweiten Feder sich im Laufe des Arbeitszyklus der Pumpe dergestalt ändert, daß sie kleiner als die Kraft der ersten Feder während der Ausstoßphase und größer als die Kraft der ersten Feder während mindestens eines Teils der Ansaugphase ist, so daß sich das Ansaugventil nur öffnet, wenn der Restdruck im Restkammervolumen der Kompressionskammer infolge der beginnenden Ansaugbewegung des Kolbens unter einen bestimmten Wert abgefallen ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der Erfindung ist bei einer solchen Pumpe vorgesehen, daß die Änderung der Kraft der zweiten Feder mittels einer Nockenoder Kurvenscheibe erreicht wird, auf der sich die zweite Feder abstützt. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und zweckmäßige Konstruktion. Vorteilhaft ist ferner, wenn die Nockenscheibe in radialer Richtung kreisförmig ist und ihre eine axiale Abschlußfläche als kreisförmig umlaufende Nockenfläche ausgebildet ist.

Die geeigneten Auslegungen der Rückstellfeder, der Gegenfeder und der Kurvenscheibe können ohne weiteres durch wenige Versuche oder einfache Rechnung abhängig vom Restdruck, unterhalb dessen das Ventil öffnen soll, bestimmt werden.

HYDRORENELEDuc 130023/0 670 - 11 -

Pat 183/1-80M

Auf diese Weise wird eine ventilbetätigte Hydraulikpumpe geschaffen, deren Ansaugventil sich mit variabler Verzögerungszeit erst nach Beginn der Ansaugphase oder Rückwärtsbewegung des Kolbens öffnet. Die Verzögerungszeit paßt sich automatisch an die Betriebsbedingungen (Druck und Durchsatz) an, so daß sich das Ansaugventil nur öffnet, sobald der Druck in der Restkammer, gemessen gegenüber dem Druck auf der Saugseite, unter einen bestimmten Wert, vorzugsweise unter 15 bar, wieder vorteilhafterweise auf einen Wert zwischen 3 und 5 bar, abfällt.

Die Erfindung läßt sich vorteilhafterweise bei Axialkolbenpumpen einsetzen, bei denen die Kolben und Ventile in einem sich drehenden Körper angeordnet sind und sich gegen eine schrägstehende ruhende Scheibe abstützen.

Eine solche erfindungsgemäße Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere zur Pumpenachse parallele Kolben aufweist, die in einem sich drehenden tonnenförmigen Körper angeordnet sind und sich auf einer ruhenden Schrägscheibe abstützen, und daß jede der zweiten Federn (öffnungsfedern) der Ansaugventile sich auf einer mit dem Pumpengehäuse verbundenen kreisförmigen Kurvenscheibe abstützt, deren Erhebungen und Vertiefungen sich vorteilhafterweise in Axialrichtung erstrecken, die radial gesehen jedoch stets kreisförmig ausgebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfindung bei Taumelscheibenpumpen vorteilhaft eingesetzt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß die Pumpe mehrere zur Pumpenachse parallele Kolben aufweist, die sich auf der geneigten Fläche einer rotierenden Taumelscheibe abstützen, wobei der die Kolben und die Ansaugventile tragende Pumpenkörper ruht, wobei die Kurvenscheibe kreisförmig und mit der die Taumelscheibe tragenden Welle verbunden ist. Auch bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die Erhebungen und Vertiefungen der Kurvenscheibe in Axialrichtung.

HYDRO RENE LEDÜC 130023/0670 -12-

Pat 183/1-80M

- 12 - 3Q44363

Soll die Pumpe mit . beiden Drehrichtungen der Antriebswelle arbeiten können, so ist nach einer voteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Kurvenscheibe von einer Welle getragen wird, die mit der Taumelscheibe über eine Einrichtung verbunden ist, die in Drehrichtung der Taumelscheibe eine Verschiebung der Welle um 180° zuläßt. Besonders vorteilhaft wird dies dadurch erreicht, daß die Welle drehbar in einer zur Taumelscheibe koaxialen Bohrung sitzt, in deren Innerem ein Radial-Vorsprung angebracht ist, der in eine halbkreisförmig verlaufende Nut der Antriebswelle eingreift, so daß er,je nach Drehrichtung der Taumelscheibe, an der einen oder an der anderen Endfläche der umlaufenden Nut zum Anschlag gebracht werden kann und auf diese Weise die Kurvenscheibe in Drehrichtung der Taumelscheibe um 180° zu dieser verdrehbar ist.

Die Erfindung läßt sich bei allen Arten von Hydraulikpumpen einsetzen und ist mit den verschiedensten Arten von Ventilen ausführbar. Insbesondere ist es möglich, die Erfindung auch für Radialkolbenpumpen einzusetzen.

Eine solche erfindungsgemäße Ausführungsform als Radialkolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere radial zur Antriebswelle angeordnete Kolben vorgesehen sind, die sich auf einer mit der Antriebswelle kraftschlüssig verbundenen Nockenwelle abstützen, wobei die auf die Federn der Ansaugventile wirkende Nockenscheibe ebenfalls kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist.

Als besonders vorteilhaft zum Erreichen maximaler Pumpleistung bei minimalem Energieverbrauch und .möglichst geringer Lärmentwicklung hat es sich erwiesen, wenn die Kurvenscheibe und die zweiten Federn (Öffnungsfederri) "der Ansaugventile so ausgelegt sind, daß jedes Ansaugventil öffnet, wenn der Flüssigkeitsrestdruck kleiner als 15 bar, vorzugsweise zwischen 3 und 5 bar, ist.

HYDRO RENE LEDUC 130023/0670 -13-

Pat 183/1-80M

Als Ansaugventile bei einer Pumpe nach der Erfindung lassen sich vorzugsweise Kugelventile/ Tellerventile mit planem Ventilsitz oder Kegelventile einsetzen.

Zur Lösung von Dichtungsproblemen im Bereich der öffnungsfeder und deren Betätigungsorgan ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper des Ansaugventils mit der Öffnungsfeder über einen Stößel verbunden ist, der dichtend durch den Pumpenkörper geführt ist.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführung der Er— findung besteht bei einer Pumpe mit rotierendem Pumpenkörper darin, daß die Ausstoßventile förderseitig mit einem zentralen Sammelraum und dieser über eine Drehkupplung mit dem Förderanschluß der Pumpe verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshalber im Prinzip noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe mit ruhender Schrägscheibe und einem rotierenden Pumpenkörper,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Taumelscheibenpumpe,

Fig. 3 die perspektivische Darstellung einer in den Pumpen gemäß Fig. 1 und 2 enthaltenen Kurvenscheibe,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe gemaß der Erfindung,

Fig. 5 eine zur Pumpe gemäß Fig.4 gehörende Nockenscheibe,

Fig. 6 ein Ansaugventil mit konischem Ventilsitz und

Ventilkörper,

Fig. 7 eine Ausführungsvariante des Ansaugventils mit Kugelventil,

Fig. 8 eine Ausführungsvariante des Ansaugventils mit Tellerventil,

HYDRO RENE LEDUC 130023/0670 - 14 -

Pat 183/1-80M

Fig. 9 eine Darstellung der Führung des Ansaugventils der Pumpen nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 10 einen Längsschnitt einer Ausführungsform zur

Pumpe nach Fig. 2, und

Fig. 11 die vergrößerte Darstellung einer Einzelheit der Pumpe nach Fig. 10.

Aus den Figuren ist ersichtlich, daß die gezeigte volumetrische Pumpe Kolben 1 aufweist, die ein Fluid in Kammern 2 komprimieren. Den Kammern 2 sind Ansaugleitungen 3 und Auslaßleitungen 4 zugeordnet.

Fig. 1 zeigt im Axialschnitt eine Pumpe mit ruhender Schrägscheibe 5. Die Kolben sind in einem tonnenförmigen, rotierenden Körper 6 angeordnet und werden durch Federn 1a unter Zwischenschaltung von gleitenden Stützbüchsen 7 5 gegen die Taumelscheibe 5 gedrückt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Endstück 6a an dem rotierendem Körper 6 befestigt. In diesem Endstück sind die Ansaugleitungen 3 angeordnet, die mit einem Raum 3a in Verbindung stehen, in den der Saugstutzen 3b mündet. Die Ansaugleitungen stehen mit den Kammern 2 der Kolben 1 über Ansaugventile 11 in Verbindung, die jeweils durch eine Schließ- oder Rückstellfeder 12 in ihre Schließstellung gedrückt werden. Am Boden der Kammern, etwas, stromaufwärts der Ansaug- oder Einlaßventile,-11, sind die Auslaßleitungen 4 angeordnet, die durch Ventile 21 verschlossen sind. Die Ventilkörper der Ventile 21 werden durch Federn 22 in ihre Schließposition gedrückt. Die Ausgänge der Ventile 21 führen in eine zentrale Kammer 23, die über einen zentralen Zweifachkolben, zwischen dessen Teilen 24a und 24b eine Gleitbüchse 24c angeordnet ist, mit dem Ausgangsanschluß 25 der Pumpe in Verbindung steht. Die aus den Teilen 24a, 24b und 24c be-

HYDRO RENE LEDUC 130023/0670 -15-

3QU363

stehende Einheit stellt den Rohranschluß mit Drehkupplung dar.

Mittels eines Keiles 16 ist eine Kurvenscheibe 14 kraftschlüssig mit dem Pumpengehäuse verbunden. Auf der Kurvenscheibe 14 stützen sich unter Zwischenschaltung je einer Kugel 15 Öffnungsfedern 13 ab, deren jeweiliges andere Ende gegen die Ventilkörper 11 der Ansaugventile drückt und auf diese eine Kraft in Öffnungsrichtung ausübt. Die axiale Dicke der Kurvenscheibe 14 variiert, so daß die über die Federn 13 auf die Ventilkörper 11 ausgeübte Kraft von der Stellung der Kolben in Bezug auf die Kurvenscheibe 14 abhängt.'

Fig. 2 zeigt in einem axialen Teilschnitt eine Pumpe mit rotierender Taumelscheibe 8, die auf einer Antriebswelle befestigt ist. Die Kolben 1 sind in einem ruhenden Körper 9 angeordnet. Sie werden durch Federn 1a unter Zwischenschaltung von Stützbüchsen 7 gegen die Taumelscheibe 8 gedrückt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Teile, die gleiche Bezugszeichen wie die Teile in Fig. 1 tragen, diesen gleich oder zu diesen analog.

Somit wird auf den Ventilkörper eines jeden Auslaßventils 11 nicht nur die Kraft der zugehörigen Rückstellfeder 12, sondern eine zusätzliche entgegengesetzt gerichtete Kraft ausgeübt. Diese Gegenkraft ist über den Verlauf des Pumpenzyklus variabel, nämlich derart, daß sie mindestens während eines Teils der Ansaugphase größer als die Kraft der Rückstellfeder 12 ist. Im Ausführungsbeispiel wird diese Kraft durch eine Feder 13 erzeugt, deren Vorspannung durch eine Kurvenscheibe 14 verändert wird. Die Kurvenscheibe 14 wird durch die die Taumelscheibe 8 tragende Antriebswelle in Drehung versetzt und ist an dieser mittels eines Keiles 17 befestigt. Das Profil der Kurven-

130023/0670

HYDRO RSNE IEDUC _ ιc -

Pat 183/1-80M

3QA4363

scheibe wird in Abhängigkeit der Federeigenschaften der Feder 13 so gewählt, daß die Gegenkraft die oben erläuterten Bedingungen erfüllt.

Zwischen die Feder 13 und die Kurvenscheibe 14 ist zur Verminderung der Reibung eine Kugel 15 eingesetzt.

Vorzugsweise werden das Profil der Kurvenscheibe 14 und die Feder 13 so gewählt, daß die Gegenkraft größer als die Rückstellkraft der Feder 12 praktisch während der gesamten Ansaugphase des Kolbens ist. Dabei sollten die Feder 13 und die Kurvenscheibe 14 so gewählt sein, daß während der Ansaugphase die Gegenkraft der Feder 13 die Rückstellkraft der Feder 12 in der Weise übertrifft, daß ein Überdruck in der Restkammer von weniger als 15 bar, vorzugsweise ein Überdruck von etwa 3 bis 5 bar, kompensiert wird, so daß das Ventil bei diesem genannten Überdruck in der Kammer öffnet.

Die Pumpe arbeitet wie folgt:

Während der Kompressionsphase wird durch den Druck der Flüssigkeit der Ventilkörper des Ventils 11 gegen seinen Sitz, also in Schließposition gedrückt. Die Druckflüssigkeit strömt durch die Leitung 4 über das Ventil 21, die Drehkupplung 24a, 24b, 24c und den Förderanschluß 25. Die Feder 12 ist so dimensioniert, daß sie ausreichend stark ist, um das Ventil rasch in seine Schließposition zu Beginn der Kompressionsphase zu bringen und jegliches ungewolltes Zurückprallen bei hoher Geschwindigkeit zu vermeiden.

Während der Ansaugphase drückt die Kurvenscheibe 14 gegen die Kugel 15, wodurch die Feder 13 zusammengedrückt wird. Diese übt auf das Ventil 11 eine Gegenkraft aus, die größer als die Kraft der Rückstellfeder 12 ist. In

HYDRO RENE LEDUC - 17 -

Pat 183/1-80M 130023/0670

30AA363

dem Maße, wie sich der Kolben 1 in der Kammer 2 zurückzieht, vermindert sich der Restdruck am Ende der Kompressionsphase. Sobald er unter einen Wert fällt, der der Kraftdifferenz der Feder 11 und der durch die Kurvenscheibe 14 gespannten Feder 13 entspricht, öffnet sich das Ventil 1 1 .

Auf diese Weise wird eine schlagartige Entspannung des Druckes von 400 bar auf 0 vermieden. Stattdessen erfolgt eine leichte Entspannung von einem Druck im Bereich zwisehen 3 und 5 bar auf 0. Diese Entspannung ist sowohl unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung, als auch unter dem Gesichtspunkt der Lärmentwicklung vernachlässigbar.

Andererseits ist zu beobachten, daß bei der gezeigten Pumpe das jeweilige Ansaugventil 11 öffnet, wenn der Überdruck in der Restkammer unter einen vorgegebenen Wert fällt. Die Lage des Öffnungszeitpunktes hängt jedoch von den Betriebsbedingungen der Pumpe ab. Bei großen Durchsätzen und kleinen Drücken erfolgt die Ventilöffnung mit nur geringer Verzögerung nach Beginn der Ansaugphase (Rückwärtsbewegung des Kolbens). Dagegen kann die Verzögerungsphase bei hohen Drücken und kleinen Durchsätzen bis auf nahezu 180° ausgedehnt werden. Es paßt sich also die Verzögerungszeit für die Öffnung des Ansaugventils automatisch den Betriebsbedingungen an.

Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen, daß das Ansaugventil in verschiedener Weise ausgestaltet sein kann. Fig. 6 zeigt ein Ventil mit konischem Ventilkörper und konischem Ventilsitz. Zur übertragung der Kraft der Öffnungsfeder 13 auf den Ventilkörper 11 dient ein Stößel, der abgedichtet durch das Pumpengehäuse geführt ist. Fig. 7 zeigt ein Kugelventil, und Fig. 8 zeigt ein Tellerventil, bei dem beide Kontaktflächen plan sind.

HYDRO RENE LEDUC -18-

Pat 183/1-80M 130023/0670

Bei den verschiedenen Ausführungsformen wird die Feder 13 durch die Kurven- oder Nockenscheibe 14 über eine Kugel 15 zusammengedrückt. Ebenso kann statt der Kugel 15 ein Kontakt- oder Schleifschuh eingesetzt werden. Die Kugel 15 ist lediglich eines der zahlreichen, dem Fachmann zur Verfügung stehenden Mittel/ um die Feder 13 durch die Kurvenscheibe 14 zu betätigen.

In der gleichen Weise können die Feder 13 und die Kurvenscheibe 14 durch Mittel ersetzt werden, die geeignet sind, auf das. Ventil 11 eine Gegenkraft auszuüben, die die oben erläuterten Eigenschaften aufweist. Insbesondere kann ein pneumatisches oder ölpneumatisches System hierzu vorgesehen sein. Wegen seiner Einfachheit ist jedoch das aus Kurvenscheibe und Feder bestehende System vorzuziehen.

Fig. 3 zeigt ein Profil einer Kurvenscheibe, die für die Pumpen nach den Figuren 1 und 2 geeignet ist. Der überhöhte Teil der Kurvenscheibe, der für die Entstehung der zusätzlichen Gegenkraft maßgebend ist, erstreckt sich über mindestens einen Teilbereich der Ansaugphase. Der überhöhte Kurventeil kann je nach dem gewünschten Feder-Vorspannverhalten gestaltet werden.

Im dargestellten Beispiel beteht der überhöhte Teil aus einem Steg konstanter Höhe. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Kurvenform beschränkt: die Kurvenform kann vielmehr auch so gewählt werden, daß die Feder 13 durch die Kurvenscheibe 14 kontinuierlich zusammengepreßt wird.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Kurvenscheibe mit Hilfe eines Keiles 16 kraftschlüssig mit dem Gehäuse der Pumpe verbunden.

HYDRO RENE LEDUC - 19 -

Pat 183/,-80M ₁₃₀

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dreht sich die Kurvenscheibe 14 mit der Taumelscheibe 8. Sie wird durch einen Keil 17 in ihrer Winkelposition gehalten.

Fig. 4 zeigt eine Radialkolbenpumpe, bei der die Kurvenscheibe 14, deren Erhöhungen und Vertiefungen in Radialrichtung weisen, durch die Antriebswelle getragen wird. Die Antriebswelle trägt zusätzlich eine Nockenscheibe 10, durch die die Kolben 1 betätigt werden. Das Profil der Kurvenscheibe 14 ist in Fig. 5 dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf das Ansaugventil 11 während der Ansaugphase eine zusätzliche Kraft durch die Kurvenscheibe 14 über die Kugel 15 und die Feder 13 ausgeübt.

Fig. 9 zeigt den Ventilkörper in der Draufsicht. Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist der Ventilkörper 11 entlang seiner Mantellinien verlaufende radiale Stege auf, die in entsprechende Führungen der Ventilkammer eingreifen. Auf diese Weise ist eine sichere Führung und eine exakte Schließfunktion des Ventiles gewährleistet.

Die in Fig. 10 dargestellte Taumelscheibenpumpe unterscheidet sich von der Pumpe nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß zwischen der Kurvenscheibe 14 und der Taumelscheibe 8 ein Spiel in Drehrichtung von 180° vorhanden ist. Auf diese Weise ist es möglich die Antriebsrichtung der Pumpe umzukehren, ohne daß dabei zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Durch das vorhandene Spiel wird die richtige Steuerung der Öffnungsfedern 13 automatisch sichergestellt, da bei einem Umkehren der Antriebsrichtung sich die Kurvenscheibe 14 gegenüber der Taumelscheibe 8 automatisch um 180° verschiebt und so der durch die Umkehrung der Antriebsrichtung bedingten Vertauschung von Ansaug- und Ausstoßphase Rechnung getragen wird. Hier ist die Kurvenscheibe 14 über eine

HYDRO RENE LEDUC - 20 -

Pat 183/1-80M 130023/0670

sie tragende, im Pumpenkörper drehbar gelagerte Welle 14a mit der angetriebenen Taumelscheibe 8 verbunden: das eine Ende der Welle 14a ragt in eine zentrale Öffnung 18 der Taumelscheibe 8, wo sie in der in Fig. 11 gezeigten Weise befestigt ist.

Fig. 11 zeigt im Detail die mechanische Verbindung zwischen der die Kurvenscheibe 14 tragenden Welle 14a und der an der Antriebswelle 8a befestigten Taumelscheibe 8. Die Welle 14a ragt in eine zentrale Axialbohrung 18 der Taumelscheibe 8. An der Innenwandung dieser Bohrung befindet sich ein radial vorspringender Stift 19. Die Welle 14a ist weiterhin mit einer sich über einen halben Umfang (180°) erstreckenden Nut 2 0 versehen, in die der Stift 19 hineinragt. Wird die Taumelscheibe 8 durch die Welle 8a angetrieben, so schlägt der Stift 19, je nach Drehrichtung, an dem einen oder anderen Ende der Nut 20 an und nimmt die Welle 14a und damit die Kurvenscheibe 14 mit. Die Art der Einwirkung der Kurvenscheibe 14 auf den Ventilkörper 11 ist die gleiche wie bei dem in Fig. 2 dargestellten und bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel .

130023/0670

L e e r s e i t e

Claims

GEYER, HAGEMANN & PARTNER

Destoucfiesstraße 60 · Postfach 400745 - 8000 München 4O-Telefon 089/30407T" -Tefex 5-216136 hage d -TeFegramm hageypatent -Tefekoptecer 089/304071

HYDRO REKE LEDOC, Societe Anonyme München, den 54120 AZERAILLES^BACCÄRAT/FRANKREICH 25. Hovember 1980 H.Z.; Pat 183/1-80M Dr.G/2/ns

ANSPRÜCHE

VI-." Hydraulikpumpe mit einem oder mehreren Kolben, bei der jedem Kolben ein Auslaßventil und ein Ansaugventil zugeordnet sind, wobei das Ansaugventil durch die Kraft einer Rückstellfeder in Schließstellung gehalten ist* dadurch gekennzeichnet, daß jedes Änsaugventil (11) einer weiteren, der Kraft der Rückstellfeder C12) entgegengesetzten und in öffnungsrichtung wirkenden Kraft ausgesetzt ist, deren Stärke im taufe des Ärbeitszyklusses derart veränderbar ist, daß sie während der Ausstoßphase kleiner als während zumindest eines Teilabschnittes der Änsaugphase ist, so daß das Ansaugventil £11) nur öffnet, wenn der durch die Kompression des Fluids im Restkammervolumen aufgebaute Druck bei beginnender Ansaugbewegung des Kolbens (IJ unter einen vorgegebenen Wert abgefallen ist.

2_ Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Öffnungsrichtung wirksame Kraft während der Ausstoßphase kleiner und während zumindest des Teilabschnittes der Änsaugphase größer als die Kraft der Rückstellfeder {12 ί ist.

HYDRO RENiE LEDOC *·»««*» η *λο«τλ τ»

Pat 183/1-80Μ 130023/067Q "2-

3 - Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Öffnungsrichtung wirksame Kraft, durch ein pneumatisches oder ölpneumatisches System erzeugbar ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Öffnungsrichtung wirksame Kraft durch eine Öffnungsfeder £13) erzeugbar ist, die das Ansaugventil in Richtung seiner Öffnungsstellung hin vorspannt.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die öffnungsfeder £131 zur Veränderung ihrer Vorspannkraft auf einer Nockenscheibe f14i abstützt.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe £14| in radialer Richtung kreis— förmig ist und ihre eine axiale Abschlußflache als kreisförmig umlaufende Nockenfläche ausgebildet ist.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere, zur Pumpenachse parallele, in einem rotierenden Körper £6> angeordnete Kolben CD aufweist, die sich auf einer ruhenden Schrägscheibe £5> abstützen, und daß sich die öffnungsfedem £13} jedes Ansaugventils (11J jeweils auf der mit dem Pumpengehäuse verbundenen Nockenscheibe £14J abstützen.

8. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn—

zeichnet, daß sie mehrere zur Pumpenachse parallele Kolben £1) aufweist, die sich auf einer rotierenden, schrägstehenden Taumelscheibe £8J abstützen, daß der die Kolben £1) und Ansaugventile £11i enthaltende Pumpenkörper ruht, und daß die Nockenscheibe £14ί koaxial und kraft- schlüssig mit der die Taumelscheibe £8J tragenden Welle C 8a) verbunden ist.

HYDRO RENE I.EBÜC f <Sftft *% 1 / ft e «f fi - 3 Pat 183/1-80M 13ÖÖZ^/ÖS#Ü

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (14) von einer Welle (14a) getragen wird, die mit der Taumelscheibe (8) derart verbunden ist, daß sie gegenüber der Taumelscheibe (8), in deren Drehrichtung gesehen, um einen Winkel von 180° verdrehbar ist.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (14a) drehbar in einer koaxialen Mittelbohrung (18) der Taumelscheibe (8) gelagert ist, und daß im Innern der Bohrung (18) ein vorspringender Anschlag (19) angeordnet ist, der in eine in der Welle (14a)ausgebildete, sich über den halben Umfang der Welle (14a) erstreckenden "Mut (20) hineinragt.

11. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere radial zu Pumpenachse angeordnete Kolben (1) aufweist, die sich auf einer mit der Pumpenwelle kraftschlüssig verbundenen Nockenscheibe (14) abstützen, und daß die auf die Öffnungsfeder (13) einwirkende Nockenscheibe (14) ebenfalls kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (14) und die öffnungsfedern (13) so ausgelegt sind, daß jedes Ansaugventil (11) sich bei einem Restdruck kleiner als 15 bar öffnet.

13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ansaugventil (11) bei einem Restdruck zwischen 3 und 5 bar öffnet.

14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugventile (11) als Kugelventile ausgeführt sind.

HYDRO RENE LEDUC 130023/0670 "⁴~

Pat 183/1-80M «*ww**'u°'u

15. Pumpe nach einem der Ämsparüclie 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,, daß die Änsaiagventile O1| als Teller-, vent i He mit planem Ventilsitz ausgebildet sind.

16. Pumpe nach einem der Ansprüche ί bis 13, da—

durch gekennzeichnet _a daß die iSnlagef lache der Ventilsitze für die Ventilkorper IH)) feel den JÄnsaug^entilen ί111 konisch ausgebildet sind.

17. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die ¥entilkörper der Änsaugventile

1Ό '{Hi) mit der zugehörigen Öffemngsfeder i13j) jeweils 5äber einen Stößel ((Fig. (61 verbunden sind, der dichtend durch den Pumpenkörper geführt ist.

IS. Pumpe nach .Anspruch 7„ dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventile J21J förderseitig mit einem zentralen Sammelraum |231 land dieser iSber eine Drehkupplung {24a, 24b, 24cl mit dem FörderanschlnaB 425} der Pumpe verbunden sind.

ΗΪΒΜΟ EBNE EEDUC 130Ö23/Ö670
Pat Il 83/1-SOM