DE3842755A1 - Hydraulikpumpe mit einem zaehfluessig gedaempften ventil - Google Patents

Description

Hydraulisch angetriebene Fluidpumpen wurden in den vergange­ nen Jahren zunehmend beliebter. Ein Nachteil solcher Pumpen war im wesentlichen der Geräuschpegel, der mit diesen Pumpen verbunden war, insbesondere in Gebieten mit strengen Lärmbestimmungen. Als Teil dieser Erfindung wurde herausgefunden, daß die Geräusche in weiten Bereichen durch das Schlagen der Kurbelventile auf ihren Ventilsitz verursacht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fluidpumpe bereitzustellen, die während des Betriebs wesentlich leiser ist als bekannte Pumpen und die ein zuverlässiges Betriebsverhalten zeigt sowie eine verminderte Wartung erfordert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Pumpe bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist. Eine nächste Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine hydraulisch angetriebene Fluidpumpe zu schaffen, die zuverlässig unter jeder Betriebsbedingung ihr Betriebsverhalten wechselt.

Überblick über die Erfindung

Eine hydraulisch angetriebene Fluidpumpe ist mit einem Spu­ lenventil ausgerüstet. Das Spulenventil steuert die Fluid­ richtung zum Motor der Fluidpumpe. Insbesondere ist das Spu­ lenventil so ausgelegt, daß es zuverlässig sowohl relativ langsam umschaltet als auch den Kugelventilen in der Pumpe gestattet, unter dem Einfluß der Schwerkraft zu schließen, anstatt daß sie bei einer schnellen Änderung der Fluidströ­ mung auf ihre Sitze schlagen. Dadurch ist das Geräusch weit­ gehend reduziert und die Lebensdauer der Rückschlagventile ist verlängert; auch kommt es zu einer Reduzierung von Druck­ spitzen im Auslaßdruck.

Das Spulenventil ist eine Standardausführung mit in geschlos­ sener Stellung arretierter Zentrierung. Eine Schaltstange wird durch den Kolben auf der Motorseite der Pumpe aktiviert und drängt das Spulenventil vor und zurück, wenn der Kolben etwa seine Weggrenzen erreicht hat. Die Spule ist in zwei Stel­ lungen durch federbelastete Anschläge gehalten. Auf beiden Seiten der Spule sind über der Schaltstange Federn vorgese­ hen, um einen Kraftaufbau zu ermöglichen, wenn die Feder zu­ sammengedrückt wird, bis diese Kraft die Kraft übersteigt, die erforderlich ist, um die Spule über die Arretierung zu drücken. Da das Spulenventil ist der zentrierten Stellung ge­ schlossen ist, besteht keine Strömung während des Übergangs von einer Stellung in die andere, wodurch es ermöglicht und unterstützt wird, daß die Kugelrückschlagventile sich von selber setzen. Zusätzlich ist die Öffnung in der Mitte der Spule, dort wo die Schaltstange hindurchführt, so bemessen, daß die Spule sich im gewünschten Ausmaß bewegen kann; d. h. die Öffnung ist ausreichend begrenzt, um eine zähflüssige Dämpfaktion an der Spule zu bewirken, wenn diese aus einem Schaltzustand in den anderen übergeht.

Diese und andere Aufgabe und Vorteile der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit Zeichnun­ gen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen zu denselben oder ähnlichen Teilen in den verschiedenen Ansichten gehören. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Spulenven­ tils,

Fig. 2 ein Querschnitt durch eine Pumpe mit Kugelrückschlag­ ventil.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Verschiedene Änderungen und Variationen können an dem zäh­ flüssig gedämpften Ventil durchgeführt werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Die übliche Erfahrung im Stand der Technik bestimmt, daß ein schneller Wechsel in den Ventilzuständen unerläßlich ist für einen zuverlässigen Lauf der Pumpe, damit diese nicht bei be­ stimmten Bedingungen in der Leistung nachläßt. Es wurde her­ ausgefunden, daß ein solcher schneller Wechsel das Geräusch­ problem in hohem Maß verschlimmert und daß das Geräuschpro­ blem gelöst werden kann, wenn der Wechsel, bei gleichzeitigem Aufrechterhalten eines zuverlässigen Betriebs, verlangsamt wird.

Die vorliegende Erfindung ist allgemein mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet und im Detail in Fig. 1 dargestellt. Die Pumpe 10 weist eine Ventileinheit 12 auf, die einer hydrau­ lisch angetriebenen Fluidpumpe zugeordnet ist, die ihrerseits einen Fluidmotor 14 und eine Pumpe 16 umfaßt. Im Motor 14 ist ein Kolben 18 und eine Schaltstange 20 aufgenommen, die an ihrem unteren Ende eine Schaltplatte 22 besitzt. Dieser all­ gemeine Aufbau ist im Stand der Technik bekannt und wird da­ her nicht mehr im Detail beschrieben, außer dort, wo es ange­ zeigt erscheint.

Die Schaltstange 20 weist an ihrem oberen Ende 24 einen Kra­ gen 26 auf, der durch eine Haltemutter 28 in Lage gehalten wird. Der Kragen 26 seinerseits hält die Verschiebefeder 30 in Lage. Eine Schulter 32 im mittleren Bereich der Schalt­ stange 20 dient zur Lagehalterung des anderen Kragens 26 und dessen zugeordneter Feder 30. Die Federn 30 berühren abwech­ selnd den Mittensteg 66 der Spule 34.

Die Spule 34 besitzt an ihrem Außenumfang ausgeformt einen ringförmigen Auslaßkanal 36 und einen ähnlich ausgebildeten ringförmigen Einlaßkanal 38. Wahlweise kann ein Auslaß 40 für Öl vom Motor 16 mit dem Kanal 36 kommunizieren, während in ähnlicher Weise der Einlaß 42 einer Öldruckquelle wahlweise mit dem Einlaßkanal 38 kommunizieren kann. Der Motorölkanal 44 steht abwechselnd mit den Kanälen 36 und 38 in Strömungs­ verbindung, abhängig davon, wie die Spule 34 verschoben ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten Situation ist der Kanal 44 für das Motoröl mit dem Druckfluideinlaß 42 strömungsverbun­ den.

Arretierungsanordnungen 46 weisen eine Kugel 48 auf, die durch eine Feder 50 gegen die Spule 34 gedrückt wird. Die Spule 34 besitzt zwei Arretierungsausnehmungen 52, die durch eine Arretierungsrippe 54 voneinander getrennt sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Betriebszustand zeigt den Kolben 18 in der Mitte seines Abwärtshubs. Öl aus dem Bereich 60 un­ terhalb des Kolbens 18 fließt außen über die Leitung 58 ge­ meinsam mit von der Öldruckquelle 42 angeliefertem Öl durch den Kanal 38 der Spule 34 in den Kanal 44, der zum Bereich 62 oberhalb des Kolbens 18 führt. Aufgrund der Flächenunter­ schiede zwischen der Oberseite des Kolbens 18 und der Unter­ seite des Kolbens 18 resultiert infolge des Produkts aus Dif­ ferenzfläche mal Öldruck eine abwärtsgerichtete Kraft auf den Kolben 18.

Wenn der Kolben 18 nach unten fährt, schlägt der Flächenbe­ reich rings um die Öffnung 64 im Kolben 18, durch die die Schaltstange hindurchführt, auf die Schaltplatte 22 am Ende der Schaltstange 20, wodurch die Abwärtsbewegung der Schalt­ stange 20 beginnt. Zu Beginn wird das Bodenende der oberen Feder 30 in den Bereich 66 benachbart der Öffnung 56 im Inneren der Spule 34 berühren. Zunächst wird sich die Spule 34 auf­ grund der Kräfte, die von dem Arretiermechanismus ausgeübt werden, nicht bewegen. Wenn der Kolben 18 ausreichend nach unten gefahren ist und die Schaltstange 20 eine ausreichende Wegstrecke nach unten gezogen hat, sind die in der Feder 30 aufgebauten Kräfte genügend groß, um die Spule 34 über die Arretierungen zu stoßen. Diese Aktion wird durch eine Dämp­ fungsaktion verlangsamt, die durch die relativ langsame Bewe­ gung des Öls zwischen der Öffnung 56 und der Schaltstange 20 zwischen den beiden Kammern und der Spule 34 stattfindet. We­ gen der zähflüssigen Dämpfung der Spule 34 und infolge Ausle­ gung der Spule 34 mit einer geschlossenen Mittelstellung ver­ bleibt der Kolben 18 für einen Moment unbeweglich, wodurch es den Kugelrückschlagventilen 68 ermöglicht wird, eigenständig zu schließen, statt durch eine plötzliche Umkehr der Strömung in ihre Schließstellung geschlagen zu werden.

Nachdem die Spule 34 verschoben worden ist, verbindet der Ventilkanal 36 die Kanäle 40 und 44. Dadurch wird unter Druck stehendes Öl durch den Kanal 58 in den Raum 60 unterhalb des Kolbens 18 geleitet, der daraufhin nach oben fährt. Das Öl aus der Kammer 62 oberhalb des Kolbens 18 wird dann durch die Kanäle 44, 36 und 40 zu einem Ölreservoir oder dergleichen hinausgedrängt. Dieser Zustand wird beibehalten, bis der in­ nere Abschnitt 70 des Kolbens 18 am unteren Ende 22 der Schaltstange 20 anschlägt und die Spule durch den gleichen Prozeß, wie oben beschrieben, in die in Fig. 1 beschriebene Stellung umkehrt.

Claims (7)

1. Hydraulikpumpe mit schwerkraftgesteuerten Kugelventi­ len zum Steuern der Strömung eines Fluids in die Pumpe hinein und aus der Pumpe heraus, und mit einem Spulenventil zum Steuern der Strömung eines Hydraulikfluids zum Motor der Pumpe, gekennzeichnet durch Mittel zum Verzögern des Umschal­ tens des Spulenventils um eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Kugelventile lediglich unter Einwirkung der Schwerkraft sich setzen zu lassen.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventil zähflüssig gedämpft ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventil in der Schließstellung zentriert ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventil zähflüssig gedämpft und in der Schließstellung zentriert ist.

5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventil folgende Bauelemente aufweist:
eine Schaltstange (20),
eine Spule (34), die über die Schaltstange (20) gleiten kann und
zumindest eine Feder (30), die so angeordnet ist, daß sie den Stoß der Schaltstange (20) bezüglich der Spule aufnehmen und Energie speichern kann.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventil eine erste und eine zweite Kammer aufweist, die durch eine Wandung getrennt sind, in der eine Öffnung für den Durchgang der Schaltstange (20) ausgebildet ist, wobei die Öffnung so bemessen ist, daß die Geschwindigkeit, mit der sich die Spule verschiebt, es gestattet, die Kugelventile un­ ter der Einwirkung der Schwerkraft zu schließen.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Spule zusammenwirkende Verriegelung vorgesehen ist.