DE4035748A1 - High speed axial piston pump - has pressed against seal of barrel and including pressure zone - Google Patents
High speed axial piston pump - has pressed against seal of barrel and including pressure zoneInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolben pumpe für hohe Drehzahlen mit folgenden Merkmalen: In einem Gehäuse sind eine Welle gelagert und eine Kolbentrommel untergebracht, die von der Welle an getrieben wird; in der Kolbentrommel ist eine Mehr zahl von Pumpbohrungen zur Aufnahme von Kolben vor gesehen; die Pumpbohrungen weisen Durchlaßöffnungen auf, die in einem kreisringförmigen Dichtfeld ange ordnet sind; die Kolben weisen jeweils Kolbenköpfe auf, die mit einer Einrichtung zum Längsantrieb der Kolben verbunden sind; das Gehäuse weist einen Ein laßkanal und einen Auslaßkanal auf, die zu einem Steuerspiegel mit nierenförmiger Einlaßöffnung und Auslaßöffnung führen, durch welche die Pumpboh rungen mit Fluid gefüllt bzw. entleert werden, wenn sich die Kolbentrommel gegenüber dem Steuerspiegel dreht.The invention relates to an axial piston high speed pump with the following features: A shaft and one are mounted in a housing Piston drum housed by the shaft is driven; there is more in the piston drum number of pump bores for receiving pistons seen; the pump bores have through openings on, which is in an annular sealing field are arranged; the pistons each have piston heads on that with a device for longitudinal propulsion of the Pistons are connected; the housing has an on inlet duct and an outlet duct leading to one Control mirror with kidney-shaped inlet opening and Lead outlet through which the pump boh stanchions filled with fluid or emptied if the piston drum opposite the control mirror turns.
Bei Axialkolbenpumpen gibt es die Bauarten: a) mit Schrägscheibe und b) mit geknickter Achse, wobei beide Bauarten mit konstanter oder mit veränderba rer Verdrängung vorkommen. Gewöhnlich ist die Kol bentrommel gegenüber der Welle unverdrehbar, aber um einen geringen Betrag axial verschiebbar gela gert, um mittels Federkraft gegen den Steuerspiegel geschoben zu werden, wo eine gewisse Anpressung benötigt wird, um die Leckströme geringzuhalten. Die Druckflüssigkeit versucht, den Steuer spiegelspalt auszuweiten, weswegen die Austritts öffnungen am spiegelseitigen Ende der Pumpbohrungen klein gemacht werden müssen. Die Austrittsöffnungen werden aber andererseits auch als Eintrittsöffnun gen benutzt; diese sollten jedoch möglichst groß sein, zumal die Strömungsverhältnisse im Bereich des Steuerspiegels kritisch sind. Das im Gehäuse mit niedriger Geschwindigkeit fließende Fluid muß nämlich unmittelbar nach dem Durchtritt durch den Steuerspiegel bzw. die Ventilplatte auf die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Kolbentrommel beschleu nigt werden, um in die Pumpbohrungen eintreten zu können. Als Folge daraus ergibt sich, daß bisherige Pumpen bei hohen Drehzahlen im Kavitationsbereich arbeiten. Wenn man derartige Pumpen bei höheren Drehzahlen betreiben wollte, war es notwendig, saugseitig einen Fülldruck beispielsweise mit einer Füllpumpe zu erzeugen. Dadurch werden die Gesamtko sten der Pumpe erhöht.The types of axial piston pumps are: a) with Swash plate and b) with kinked axis, whereby both types with constant or changeable repression. Usually the col drum, however, cannot be rotated relative to the shaft axially displaceable gela gert to spring force against the control mirror to be pushed where there is some pressure is required to keep the leakage currents low. The hydraulic fluid tries to control Extend mirror gap, which is why the exit openings at the mirror-side end of the pump holes must be made small. The outlet openings on the other hand, they are also used as entry openings gene used; however, these should be as large as possible be, especially since the flow conditions in the area tax levels are critical. That in the housing Fluid flowing at low speed must namely immediately after passing through the Control mirror or the valve plate on the high Accelerate the peripheral speed of the piston drum be inclined to enter the pump holes can. As a result, it follows that previous Pumping at high speeds in the cavitation area work. If you have such pumps at higher Wanted to operate speeds, it was necessary a filling pressure on the suction side, for example with a Generate filling pump. As a result, the total co most of the pump.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axi alkolbenpumpe auch verstellbarer Art für hohe Dreh zahlen zu schaffen, bei der auf eine Füllhilfe ver zichtet werden kann.The invention has for its object an axi alcohol pump also adjustable type for high rotation to create numbers when ver on a filling aid can be waived.
Diese Aufgabe wird bei einer Axialkolbenpumpe der eingangs angegebenen Art durch eine Kombination von Merkmalen gelöst, die darauf abzielen, die Zufluß querschnitte möglichst groß zu machen, wobei jedoch eine genügende Anpressung zwischen Kolbentrommel und Steuerspiegel eingehalten wird. Außerdem kann man den Geschwindigkeitssprung des angesaugten Fluids durch eine Teilkreisreduzierung bzw. durch Verkleinern des Abstandes der Eintrittsöffnung für das Fluid in die Kolbentrommel zur Drehachse der Kolbentrommel kleiner machen.This is the task of an axial piston pump type specified at the beginning by a combination of Features resolved that target the inflow to make cross sections as large as possible, however sufficient pressure between the piston drum and tax levels are complied with. Besides, can one the speed jump of the sucked Fluids by reducing the pitch circle or by Reducing the distance of the inlet opening for the fluid in the piston drum to the axis of rotation of the Make the piston drum smaller.
Im einzelnen handelt es sich um folgende Maßnahmen: Welle und Kolbentrommel sind integral zu einem im wesentlichen starren Körper vereinigt und in axi aler Richtung fest gelagert; die Pumpbohrungen ge hen jeweils an ihrem spiegelseitigen Ende ohne we sentliche Querschnittsverkleinerungen in die Durch laßöffnungen über; es ist eine Ventilplatte vorge sehen, die an einer Seite als Steuerspiegel ausge bildet ist und an ihrer anderen Seite mit einer Druckfeldereinrichtung versehen ist; die Druck feldereinrichtung umgibt die nierenförmige Auslaß öffnung, wird von dieser gespeist und weist eine Gesamtflächengröße auf, welche die Querschnittsflä che der Auslaßöffnungen um ein solches Maß über steigt, daß die Ventilplatte gegen das Dichtfeld der Kolbentrommel gedrängt wird.The individual measures are as follows: Shaft and piston drum are integral to one another essential rigid body united and in axi fixed in all directions; the pump holes ge hen at their mirror end without we significant cross-sectional reductions in the through let openings over; it is featured a valve plate see that out on one side as a tax mirror forms and on its other side with one Pressure field device is provided; the pressure Field device surrounds the kidney-shaped outlet opening, is fed by this and has a Total area size, which the cross-sectional area che of the outlet openings by such a degree rises that the valve plate against the sealing field the piston drum is pushed.
Im Gegensatz zu bisherigen Axialkolbenpumpen wird also die Kolbentrommel nicht aktiv gegen den ruhen den Steuerspiegel gedrängt, sondern umgekehrt: Die Kolbentrommel ist axial festgelegt, und eine in axialer Richtung um ein geringes Maß bewegliche Ventilplatte wird mit ihrer Steuerspiegelseite ge gen die Kolbentrommel gedrängt. Durch die Vereini gung von Welle und Kolbentrommel können die Durch laßöffnungen zu den Pumpbohrungen in der Kolben trommel groß gemacht und auf einem wesentlich klei neren Durchmesser untergebracht werden, als dies bisher möglich war, da die axiale Balance des Ro tors mit der Kolbentrommel durch das Lager erfolgt. Die Achsen dieser Durchlaßöffnungen können schräg zur Rotor- bzw. Maschinenachse angeordnet sein, und man kann die Achsen der Pumpbohrungen in diese Schräge mehr oder weniger einbeziehen. Die Pumpboh rungen können überdies auf der Steuerspiegelseite mit Ausnehmungen versehen werden, die in die Durch laßöffnungen münden, um so den Abstand der Öffnung der Pumpbohrungen zur Dreh- und Mittelachse der Kolbentrommel zu vermindern. Auf diese Weise wird auch der Geschwindigkeitssprung des geförderten Fluids reduziert.In contrast to previous axial piston pumps So the piston drum is not actively resting against it pushed the tax table, but vice versa: The Piston drum is fixed axially, and one in axially movable by a small amount Valve plate is ge with its control mirror side pushed against the piston drum. By the Vereini The shaft and piston drum can penetrate through leave openings to the pump holes in the piston drum made big and on a much smaller diameter can be accommodated than this was previously possible because the axial balance of the Ro tors with the piston drum through the bearing. The axes of these through openings can be oblique be arranged to the rotor or machine axis, and you can put the axes of the pump holes in this Include slope more or less. The Pumpboh stanchions can also on the tax side with recesses that are in the through let openings open, so the distance of the opening the pump holes to the axis of rotation and the central axis of the Reduce piston drum. That way also the speed jump of the funded Fluids reduced.
Trotz dieser Vorteile bleibt der Aufbau der Pumpe einfach. Bemerkenswert ist ferner, daß sich die axial hin- und hergehenden Kolbenkräfte nicht mehr am Steuerspiegel bemerkbar machen, da diese Kolben kräfte durch die gemeinsamen Lager von Welle und Kolbentrommel in axialer Richtung abgefangen wer den. Auch die radialen Fliehkräfte werden auf kur zem Weg abgefangen und können sich so nicht auswir ken.Despite these advantages, the structure of the pump remains easy. It is also remarkable that the axially reciprocating piston forces no longer on the control mirror because these pistons forces through the common bearings of shaft and Piston drum intercepted in the axial direction the. The radial centrifugal forces are also reduced intercepted zem way and can not affect it ken.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:Embodiments of the invention are based on the drawing. Show:
Fig. 1 eine Ansicht einer bekannten Kolbentrom mel von der Steuerspiegelseite; Figure 1 is a view of a known Kolbentrom mel from the control mirror side.
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer ver stellbaren Axialkolbenpumpe im Längs schnitt; Figure 2 is a simplified illustration of a ver adjustable axial piston pump in longitudinal section.
Fig. 3 eine Ansicht gemäß III-III in Fig. 2, nämlich die Kolbentrommel von der Steuer spiegelseite; Fig. 3 is a view according to III-III in Figure 2, namely the piston drum from the control mirror side.
Fig. 4 eine Ansicht gemäß IV-IV in Fig. 2, näm lich eine Ventilplatte mit Druckfeldern in der Draufsicht; Figure 4 is a view according to IV-IV in Figure 2, namely a valve plate with pressure fields in plan view.
Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer Axi alkolbenpumpe mit fester Verdrängung im Längsschnitt; Fig. 5 is a simplified representation of an axial piston pump with fixed displacement in longitudinal section;
Fig. 6 eine Endansicht einer Variante der Kol bentrommel; Fig. 6 is an end view of a variant of the piston drum;
Fig. 7 eine weitere Axialkolbenpumpe im Längs schnitt, teilweise abgebrochen, und Fig. 7 shows another axial piston pump in longitudinal section, partially broken off, and
Fig. 8 die Kolbentrommel von Fig. 7 gemäß An sicht VIII-VIII. Fig. 8 shows the piston drum of FIG. 7 according to VIII-VIII.
Die eingangs erwähnte Problematik wird anhand von Fig. 1 näher erläutert, die eine Darstellung der auf dem Steuerspiegel laufenden Seite einer üb lichen Kolbentrommel 6 wiedergibt. Entlang eines Teilkreisdurchmessers 6a sind sieben nierenförmig gestaltete Durchlaßöffnungen 23 angeordnet, die je weils in eine Kolbenbohrung 20 hineinführen, deren Umriß gestrichelt angedeutet ist. Die Durchlaß öffnungen 23 sind von einem ringbandförmigen Dicht feld 24 umgeben, welches ein wenig von der betrach teten Kolbentrommelseite hervorsteht, um den Dichtspalt und damit auch die Druckflächen zwischen Kolbentrommel und Steuerspiegel hinsichtlich ihrer Größe festzulegen. Je nach der Stellung der Kolben trommel 6 zum Steuerspiegel sind drei oder vier der Durchlaßöffnungen 23 mit der im Steuerspiegel vor gesehenen nierenförmigen Auslaßöffnung verbunden, wodurch der Pumpendruck entweder auf drei oder auf vier Kolbenbohrungen wirkt. Es ergeben sich dadurch wechselnd große, in Axialrichtung wirkende hydrau lische Kräfte. Da man eine Öffnungsbewegung des Steuerspiegelspaltes wegen der Leckverluste nicht zulassen will, sorgt man dafür, daß die in den Kol benbohrungen wirksamen hydraulischen Kräfte die Kolbentrommel jedenfalls am Steuerspiegel halten. Dies wird gewöhnlich dadurch erreicht, daß das Dichtfeld 24 kleiner ist als die Querschnittsfläche sämtlicher Kolbenbohrungen 20 zusammengenommen, beispielsweise nur 95% dieser gesamten Kolbenquer schnittsflächen ausmacht. (Im Durchschnitt sind nur 3,5 Kolbenbohrungsflächen und die Hälfte des Druck feldes 24 druckbeaufschlagt.) Mit anderen Worten: Die Größe der Kolbenbohrungen 20 bestimmt die Größe des Dichtfeldes 24, und die Größe des Dichtfeldes bestimmt die mögliche Querschnittsfläche der Durch laßöffnungen 23, welche gut innerhalb des Dicht bandes 24 angeordnet sein müssen, damit nicht der erzeugte Druck seitlich in den Steuerspiegelspalt entweicht.The problem mentioned at the outset is explained in more detail with reference to FIG. 1, which shows a representation of the side of a piston piston 6 which is running on the control mirror. Along a pitch circle diameter 6 a, seven kidney-shaped passage openings 23 are arranged, each of which lead into a piston bore 20 , the outline of which is indicated by dashed lines. The passage openings 23 are surrounded by a ring-shaped sealing field 24 , which protrudes a little from the viewed piston drum side in order to determine the sealing gap and thus also the pressure areas between the piston drum and control mirror with regard to their size. Depending on the position of the piston drum 6 to the control mirror, three or four of the passage openings 23 are connected to the kidney-shaped outlet opening seen in the control mirror, whereby the pump pressure acts on either three or four piston bores. This results in alternately large hydraulic forces acting in the axial direction. Since one does not want to allow an opening movement of the control mirror gap because of the leakage losses, one ensures that the hydraulic forces effective in the piston bores hold the piston drum in any case on the control mirror. This is usually achieved in that the sealing field 24 is smaller than the cross-sectional area of all the piston bores 20 taken together, for example only 95% of this total piston cross-sectional area. (On average, only 3.5 piston bore areas and half of the pressure field 24 are pressurized.) In other words: the size of the piston bores 20 determines the size of the sealing field 24 , and the size of the sealing field determines the possible cross-sectional area of the through openings 23 , which must be arranged well within the sealing band 24 so that the pressure generated does not escape laterally into the control mirror gap.
Es wird Bezug genommen auf die Fig. 2 bis 4, welche eine erfindungsgemäße Pumpe zeigen. Das Pum pengehäuse besteht aus einem rohrförmigen Hauptteil 1 und einem Deckel 2 mit einem Einlaßkanal 3 und einem Auslaßkanal 4. In dem Gehäuse 1, 2 ist eine Welle 5 gelagert, die einstückig mit einer Kolben trommel 6 ausgebildet ist. Ein Wellenfortsatz 7 ist mit der Welle 5 verbunden und dient dazu, ein wei teres, nicht dargestelltes Aggregat anzutreiben. Die Lager des integralen Körpers aus Welle 5 und Kolbentrommel 6 sind bei 8 und 9 dargestellt. Das Lager 8 ist beispielsweise als kombiniertes Axial und Radiallager ausgebildet, während das Lager 9 ein Radiallager ist. Die Kolbentrommel 6 wird also in axialer Richtung bis auf kleine Beträge der Wär medehnung festgehalten.Reference is made to FIGS. 2 to 4, which show a pump according to the invention. The pump housing consists of a tubular main part 1 and a cover 2 with an inlet channel 3 and an outlet channel 4th In the housing 1 , 2 , a shaft 5 is mounted, which is integrally formed with a piston drum 6 . A shaft extension 7 is connected to the shaft 5 and serves to drive a white teres, not shown unit. The bearings of the integral body from shaft 5 and piston drum 6 are shown at 8 and 9 . The bearing 8 is designed, for example, as a combined axial and radial bearing, while the bearing 9 is a radial bearing. The piston drum 6 is thus held in the axial direction except for small amounts of thermal expansion.
Eine Ventilplatte 10 ist am Gehäusedeckel 2 axial verschieblich befestigt und weist eine Steuer spiegelseite 11 und eine Druckfeldseite 12 auf. Diese beiden Seiten sind über eine nierenförmige Einlaßöffnung 13 und eine geteilte, nierenförmige Auslaßöffnung 14 (Fig. 4) miteinander verbunden. Die jeweilige Querschnittsöffnung dieser Kanäle bzw. Öffnungen 13, 14 nimmt von der Druckfeldseite 12 zur Steuerspiegelseite 11 hin zu. Auf der Druck feldseite 12 sind hydraulische Felder 15, 16 (Fig. 4) vorgesehen, um die Ventilplatte 10 gegen die Kolbentrommel 6 zu drängen. Das der Einlaßöffnung 13 zugeordnete Saugfeld 15 ist verhältnismäßig klein, während das der Auslaßöffnung 14 zugeordnete Druckfeld 16 relativ groß ist und - da es den Aus laßdruck führt - den Anpreßdruck der Ventilplatte 10 an der Kolbentrommel bestimmt. Die hydraulischen Felder 15 und 16 sind jeweils durch eine Dichtung 17 bzw. 18 in dem Spalt zwischen den Teilen 2 und 10 abgegrenzt, wobei die Dichtungen 17, 18 von sol cher Art ausgewählt sind, daß sie einen Spalt bis zu 0,5 mm überbrücken können. Wie ersichtlich, weist die Ventilplatte 10 eine mittige Bohrung zum Durchlaß des Wellenfortsatzes 7 und Paßbohrungen 19 zur winkelgerechten Fixierung mit Paßstiften am Ge häusedeckel 2 auf.A valve plate 10 is axially displaceably attached to the housing cover 2 and has a control mirror side 11 and a pressure field side 12 . These two sides are connected to one another via a kidney-shaped inlet opening 13 and a divided, kidney-shaped outlet opening 14 ( FIG. 4). The respective cross-sectional opening of these channels or openings 13 , 14 increases from the pressure field side 12 to the control mirror side 11 . On the pressure field side 12 hydraulic fields 15 , 16 ( Fig. 4) are provided to urge the valve plate 10 against the piston drum 6 . The suction field 15 assigned to the inlet opening 13 is relatively small, while the pressure field 16 assigned to the outlet opening 14 is relatively large and - since it leads to the outlet pressure - determines the contact pressure of the valve plate 10 on the piston drum. The hydraulic fields 15 and 16 are each delimited by a seal 17 and 18 in the gap between the parts 2 and 10 , the seals 17 , 18 being selected such that they bridge a gap of up to 0.5 mm can. As can be seen, the valve plate 10 has a central bore for the passage of the shaft extension 7 and fitting bores 19 for angular fixation with dowel pins on the housing cover Ge 2 .
In der Kolbentrommel 6 ist eine Mehrzahl von rund zylindrischen Pumpbohrungen 20 vorgesehen, in denen eine entsprechende Anzahl von Kolben 21 längs der Pumpbohrungsachsen 20a geführt ist. Die Achsen 20a stehen im spitzen Winkel zur Drehachse 5a der Welle 5. Die Kolben 21 lassen in den Pumpbohrungen 20 je weils Pumpräume frei, die an ihren spiegelseitigen Enden stufenlos in Durchlaßöffnungen 23 übergehen. Diese Durchlaßöffnungen 23 sind von einer kreis ringförmigen Dichtfläche 24 (Fig. 3) umgeben, die etwas aus der sonstigen Endfläche der Kolbentrommel 6 vorsteht, was jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Zwischen der Kolbentrommel 6 (Dichtfläche 24) und der Ventilplatte 10 (Steuerspiegel 11) befindet sich der Steuerspiegelspalt 22. Die Schrägstellung der Pumpbohrungsachsen 20a ist so gewählt, daß die Durchlaßöffnungen 23 auf möglichst kleinem Teil kreisdurchmesser 6a in die Einlaß- und Auslaßöff nungen 13, 14 überleiten.In the piston drum 6 , a plurality of round cylindrical pump bores 20 are provided, in which a corresponding number of pistons 21 are guided along the pump bore axes 20 a. The axes 20 a are at an acute angle to the axis of rotation 5 a of the shaft 5 . The pistons 21 each leave pumping spaces free in the pump bores 20 , which gradually pass into passage openings 23 at their mirror-side ends. These passage openings 23 are surrounded by an annular sealing surface 24 ( FIG. 3) which protrudes somewhat from the other end surface of the piston drum 6 , which is not shown in FIG. 2, however. The control mirror gap 22 is located between the piston drum 6 (sealing surface 24 ) and the valve plate 10 (control mirror 11 ). The inclination of the pump bore axes 20 a is selected so that the passage openings 23 circular diameter 6 a in the smallest possible part in the inlet and outlet openings 13 , 14 pass.
Die Kolben 21 weisen Kolbenköpfe 25 auf, die in be kannter Weise über Kolbenschuhe 26 mit einer Schrägscheibe 27 verbunden sind. Die Kolbenschuhe 26 sind ausladender als die Kolben 21 und bestimmen daher den kleinstmöglichen Teilkreisdurchmesser der Kolbenköpfe 25, der ersichtlich größer ist als der Teilkreisdurchmesser 6a der Durchlaßöffnungen 23. Die Schrägscheibe 27 stellt eine Einrichtung zum Längsantrieb der Kolben 21 dar, die sich hin- und herbewegen. Infolge der begleitenden Reibung und infolge der wechselnden Beaufschlagung der Pump räume mit hydraulischem Druck werden auf die Kol bentrommel 6 hin- und hergehende Kräfte übertragen. Wegen der starren Befestigung der Kolbentrommel 6 an der Welle 5 werden jedoch solche oszillierenden Längskräfte vom Lager 8 abgefangen und machen sich nicht in entsprechenden oszillierenden Öffnungs und Schließbewegungen am Steuerspiegelspalt 22 be merkbar. Da Öffnungsbewegungen am Steuerspiegel spalt 22 zu vermehrten Leckölströmen führen würden, mußte eine solche Öffnungsbewegung des Steuerspie gelspalts 22 bei bisherigen Axialkolbenmaschinen durch eine entsprechend erhöhte Vorspannung einer Kolbentrommel-Anpreßfeder sowie durch Beschränkung der Größe des Dichtfeldes 24 verhindert werden. Bei der Erfindung kann man die Größe des Druckfeldes 16 so bemessen, daß der Druck im Steuerspiegelspalt 22 gerade ausgeglichen wird, das heißt, die hydrauli sche Kraft im Steuerspiegelspalt 22 ist etwa so groß wie die durch das Druckfeld 16 erzeugte hydraulische Kraft und dieser entgegensetzt, so daß die Ventilplatte 10 im wesentlichen bewegungslos ist. Wegen eines gewissen Leckölstromes im Steuer spiegelspalt 22 ist dort ein Druckgefälle zwischen Pumpenhochdruck und Tank gegeben. Der Leckölstrom verhindert Überhitzung der Maschinenteile im Be reich des Steuerspiegelspaltes, stellt aber ande rerseits wiederum einen Verlustfaktor dar. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe stellt sich durch Abstim mung der Größe des Druckfelds 16 auf die Größe der auf der Steuerspiegelseite der Ventilplatte 10 mit Druck beaufschlagten Fläche immer eine richtige Weite des Steuerspiegelspaltes 22 ein. Herstel lungstoleranzen und die unterschiedliche Ausdehnung der Bauteile werden von den Dichtungen 17, 18 auf gefangen, die den "atmenden" (von Fall zu Fall un terschiedlich großen) Spalt 22 zwischen dem Deckel 2 des Pumpengehäuses und der Ventilplatte 10 über brücken.The pistons 21 have piston heads 25 which are connected in a known manner via piston shoes 26 with a swash plate 27 . The piston shoes 26 are more expansive than the pistons 21 and therefore determine the smallest possible pitch circle diameter of the piston heads 25 , which is obviously larger than the pitch circle diameter 6 a of the passage openings 23 . The swash plate 27 represents a device for the longitudinal drive of the pistons 21 , which move back and forth. As a result of the accompanying friction and due to the changing loading of the pump rooms with hydraulic pressure, the reciprocating forces are transmitted to the piston drum 6 . Because of the rigid attachment of the piston drum 6 to the shaft 5 , however, such oscillating longitudinal forces are intercepted by the bearing 8 and are not noticeable in corresponding oscillating opening and closing movements at the control mirror gap 22 . Since opening movements on the control mirror gap 22 would lead to increased leakage oil flows, such an opening movement of the control shaft gel gap 22 had to be prevented in previous axial piston machines by a correspondingly increased pretension of a piston drum pressure spring and by limitation of the size of the sealing field 24 . In the invention, the size of the pressure field 16 can be dimensioned such that the pressure in the control mirror gap 22 is just being equalized, that is to say the hydraulic force in the control mirror gap 22 is approximately as large as the hydraulic force generated by the pressure field 16 and opposes it. so that the valve plate 10 is substantially motionless. Because of a certain leakage oil flow in the control mirror gap 22 there is a pressure drop between the high pressure pump and the tank. The leakage oil flow prevents overheating of the machine parts in the loading area of the control mirror gap, but on the other hand, in turn represents a loss factor. In the pump according to the invention, the size of the pressure field 16 is always adjusted to the size of the area on the control mirror side of the valve plate 10 that is pressurized a correct width of the control mirror gap 22 . Manufacturing tolerances and the different expansion of the components are caught by the seals 17 , 18 , which bridge the "breathing" (from case to case un differently large) gap 22 between the cover 2 of the pump housing and the valve plate 10 .
Die in Fig. 2 dargestellte Bauart der Axialkolben pumpe dient zur veränderbaren Verdrängung, das heißt, die Schrägscheibe 27 ist schwenkbar und es gibt eine Verstelleinrichtung 30 für die Schräglage, wovon hier ein Stellzylinder 31 und eine Rückholfeder 32 dargestellt sind. Es versteht sich aber, daß diese Stelleinrichtung 30 auch in anderer Weise, beispielsweise mit zwei Stellzylin dern, ausgebildet sein kann.The design of the axial piston pump shown in Fig. 2 is used for variable displacement, that is, the swash plate 27 is pivotable and there is an adjustment device 30 for the inclined position, of which an actuating cylinder 31 and a return spring 32 are shown. However, it goes without saying that this actuating device 30 can also be designed in a different way, for example with two Stellzylin.
Fig. 5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zuvor benutzt. Fig. 5 shows another possible embodiment of the axial piston pump according to the invention. The same reference numerals are used as before.
Wie ersichtlich, sind die Bohrungsachsen 20a - an ders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 - parallel zur Drehachse 5a der Welle 5 angeordnet. Um auf den gewünschten kleinen Teilkreisdurchmesser 6a der Durchlaßöffnungen 23 am Steuerspiegel 22 zu gelangen, sind diese Durchlaßöffnungen 23 mit ihrer Achse 23a jeweils im stumpfen Winkel zur Achse 20a bzw. im spitzen Winkel zur Achse 5a geneigt ange ordnet. Wie ersichtlich, können auch die in der Ventilplatte 10 angeordnete Einlaßöffnung 13 und die Auslaßöffnung 14 im Querschnitt und in ihrer Ausrichtung differieren, um den Einlaßkanal 3 und den Auslaßkanal 4 in der Gehäuseplatte 2 bequem un terbringen zu können. Die Ausbildung der Durchlaß öffnungen 23 und die der Ventilplatte 10 kann auch mit der Kolbentrommel gemäß Fig. 2 kombiniert wer den.As can be seen, the bore axes 20 a - on the other than in the embodiment according to FIG. 2 - are arranged parallel to the axis of rotation 5 a of the shaft 5 . To get to the desired small pitch diameter 6 a of the openings 23 on the control mirror 22 , these openings 23 are arranged with their axis 23 a inclined at an obtuse angle to the axis 20 a or at an acute angle to the axis 5 a. As can be seen, the inlet opening 13 and the outlet opening 14 arranged in the valve plate 10 can differ in cross section and in their orientation in order to be able to accommodate the inlet channel 3 and the outlet channel 4 in the housing plate 2 conveniently. The formation of the passage openings 23 and that of the valve plate 10 can also be combined with the piston drum according to FIG. 2 who the.
Wenn der Wellenfortsatz 7 nicht für ein benachbar tes Aggregat benötigt wird, kann er - sowohl bei der in Fig. 5 als auch bei der in Fig. 2 dargestell ten Pumpe - fortgelassen werden, wodurch die Durch laßöffnungen 23 auf einen noch kleineren Teilkreis durchmesser 6a gebracht werden können.If the shaft extension 7 is not required for a neighboring aggregate, it can be omitted - both in the case of the pump in FIG. 5 and in FIG. 2 - whereby the through openings 23 have an even smaller pitch circle diameter 6 a can be brought.
Es versteht sich auch, daß Zwischenformen der Nei gung der Bohrungsachse 20a gegenüber der Ausfüh rungsform nach Fig. 2 und 5 gewählt werden können, wobei der Knick zwischen der Bohrungsachse 20a und der Durchlaßöffnungsachse 23a geringer wird.It is also understood that intermediate forms of the inclination of the bore axis 20 a can be selected with respect to the embodiment shown in FIGS . 2 and 5, the kink between the bore axis 20 a and the passage axis 23 a being less.
Wenn man zur Pumpenachse 5a parallele Boh rungsachsen 20a mit durchgehenden Pumpbohrungen 20 anwenden will, ohne auf die Neigung der Durchlaß öffnungsachse 23a gegenüber der Maschinenachse 5a zu verzichten, kann man gemäß Fig. 6 die Durchlaß öffnungen 23 mit Ausnehmungen 23b, die z. B. durch Sintern oder Fräsen herstellbar sind, versehen, die sich im Winkel zum Zentrum der Trommel erstrecken und schräg in die Pumpbohrung 20 einmünden. Derar tige Ausnehmungen können auch bei einer Pumpe gemäß Fig. 2 vorgesehen werden, um den Teilkreisdurch messer 6a noch kleiner auslegen zu können. Die Querschnittsfläche der Durchlaßöffnungen 23 ist aufgrund der Ausnehmungen nahe des Steuerspiegels 22 größer als nahe der Pumpräume. Durch diese Ge staltung ist es möglich, die effektive Strö mungsachse 23a der Durchlaßöffnungen 23 jeweils im stumpfen Winkel zur zugehörigen Achse 20a der Pumpbohrung 20 zu bringen und den Durchmesser des Teilkreises 10a der nierenförmigen Einlaß- und Aus laßöffnungen 13, 14 im Bereich des Steuerspiegel spaltes 22 klein zu machen. Auf diese Weise öffnen sich die Pumpbohrungen bzw. Durchlaßöffnungen in unmittelbarer Nähe zur Drehachse der Kolbentrommel. Dadurch kann der Geschwindigkeitssprung der ange saugten Flüssigkeit verkleinert werden.If you want to use parallel to the pump axis 5 a drilling axes 20 a with through pump bores 20 without dispensing with the inclination of the passage opening axis 23 a with respect to the machine axis 5 a, the passage openings 23 with recesses 23 b can be shown in FIG. 6, the z. B. can be produced by sintering or milling, provided which extend at an angle to the center of the drum and open at an angle into the pump bore 20 . Such recesses can also be provided in a pump according to FIG. 2 in order to be able to design the pitch circle diameter 6 a even smaller. The cross-sectional area of the passage openings 23 is due to the recesses near the control plate 22 is greater than near the pump chambers. By this design, it is possible to bring the effective flow axis 23 a of the passage openings 23 at an obtuse angle to the associated axis 20 a of the pump bore 20 and the diameter of the pitch circle 10 a of the kidney-shaped inlet and outlet openings 13 , 14 in the area to make the control mirror gap 22 small. In this way, the pump bores or passage openings open in the immediate vicinity of the axis of rotation of the piston drum. As a result, the speed jump of the aspirated liquid can be reduced.
Da in der Ausführungsform nach Fig. 5 die Schräg scheibe 27 als gehäusefestes Teil ausgebildet ist, die Verstelleinrichtung 30 somit entfällt, steht genügend Raum für ein größeres Kolbentrommellager 9 zur Verfügung, welches als Rollenlager zur Abstüt zung von radialen und axialen Kräften ausgebildet ist. Das Wellenlager 8 kann man demgegenüber als Gleitlager oder Wälzlager mit geringer radialer Ausdehnung auswählen. Die Aufnahme der axialen Kräfte durch das Lager 9 direkt an der Kolbentrom mel 6 hat den Vorteil, daß sich die Kraftlinien auf kurzem Wege zwischen dem rechten Ende des Gehäuses 1, dem linken Ende des Gehäusedeckels 2, der Ven tilplatte 10 und der Kolbentrommel 6 schließen. Da durch werden die Betriebsgeräusche der Pumpe redu ziert. Ferner machen sich unterschiedliche Wär medehnungen zwischen Kolbentrommel und Gehäuse we niger stark in der Größe des Spaltes 22 zwischen dem Gehäusedeckel 2 und der Ventilplatte 10 bemerk bar.Since in the embodiment of FIG. 5 disc the oblique 27 formed as a housing-fixed part, the adjusting device 30 is thus eliminated, there is enough room for a larger piston drum bearing 9 is available, which Zung as a roller bearing for different bearing is formed of radial and axial forces. In contrast, the shaft bearing 8 can be selected as a plain bearing or roller bearing with a small radial expansion. The inclusion of the axial forces through the bearing 9 directly on the Kolbentrom mel 6 has the advantage that the lines of force close on a short way between the right end of the housing 1 , the left end of the housing cover 2 , the Ven tilplatte 10 and the piston drum 6 close . Since the operating noise of the pump is reduced. Furthermore, different thermal expansions between the piston drum and the housing make us less strong in the size of the gap 22 between the housing cover 2 and the valve plate 10 .
Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe, bei der
zweierlei gezeigt werden soll:
Wenn man einen kräftigen Wellenfortsatz 7 anwenden
will oder auch aus anderen Gründen, kann man auf
eine Verkleinerung des Teilkreisdurchmessers 10a
der nierenförmigen Einlaß- und Auslaßöffnung 13, 14
gegenüber dem Teilkreisdurchmesser 6a der Durchlaß
öffnungen 23 verzichten. Auch dann erhält man große
Zuflußquerschnitte. Der Geschwindigkeitssprung des
angesaugten Fluids wird jedoch nicht verringert. FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of an axial piston pump according to the invention, will be shown in the two things:
If you want to use a powerful shaft extension 7 or for other reasons, you can do without a reduction in the pitch circle diameter 10 a of the kidney-shaped inlet and outlet opening 13 , 14 compared to the pitch circle diameter 6 a of the passage openings 23 . Even then you get large inflow cross sections. However, the speed jump of the sucked fluid is not reduced.
Weiter kann man anstelle der axial wirksamen Dich tungen 17, 18, welche nierenförmige Saug- und Druckfelder 15, 16 umgeben, mit mehreren, im Bogen angeordneten Muffen 33, 34 einzelne runde Saug- und Druckfelder 35, 36 schaffen, die jeweils in ihrer Gesamtfläche dem Saugfeld 15 bzw. dem Druckfeld 16 entsprechen. Die Muffen 33, 34 sind mit Radialdich tungen 37 bzw. 38 in Bohrungen 39 bzw. 40 in der Ventilplatte 10 bzw. dem Gehäusedeckel 2 abgedich tet. Diese Konstruktion dichtet die Übergänge zwi schen gehäuseseitigem Einlaßkanal 3 und ventilplat tenseitiger Einlaßöffnung 13 sowie zwischen ventil plattenseitiger Auslaßöffnung 14 und gehäuseseiti gem Auslaßkanal 4 ab und ist sehr unempfindlich ge genüber Änderungen der Spaltweite zwischen Ventil platte 10 und Gehäusedeckel 2.Next you can instead of the axially effective you lines 17 , 18 , which surround kidney-shaped suction and pressure fields 15 , 16 , with several, arranged in the arc sleeves 33 , 34 individual round suction and pressure fields 35 , 36 , each in their total area correspond to the suction field 15 or the pressure field 16 . The sleeves 33 , 34 are lines with radial seals 37 and 38 in bores 39 and 40 in the valve plate 10 and the housing cover 2, respectively. This construction seals the transitions between the housing-side inlet channel 3 and valve plate side inlet opening 13 and between the valve plate-side outlet opening 14 and housing side gem according to outlet channel 4 and is very insensitive to changes in the gap width between the valve plate 10 and housing cover 2 .
Die Ventilplatte 10 kann aus einem geeigneten La gerwerkstoff bestehen oder eine Schicht Lagerwerk stoffe auf der Steuerspiegelseite 11 tragen. Als Lagerwerkstoffe kommen vor allem geeignete Kunst stoffe in Betracht.The valve plate 10 can consist of a suitable storage material or carry a layer of bearing materials on the control mirror side 11 . Suitable plastics are particularly suitable as storage materials.
Claims (12)
- - in einem Gehäuse (1, 2) sind eine Welle (5) ge lagert und eine Kolbentrommel (6) untergebracht, die von der Welle (5) angetrieben wird;
- - in der Kolbentrommel (6) ist eine Mehrzahl von Pumpbohrungen (20) zur Aufnahme von Kolben (21) vorgesehen;
- - die Pumpbohrungen (10) weisen Durchlaßöffnungen (23) auf, die in einem kreisringförmigen Dicht feld (24) angeordnet sind;
- - die Kolben (21) weisen jeweils Kolbenköpfe (25) auf, die mit einer Einrichtung (27) zum Längsan trieb der Kolben verbunden sind;
- - das Gehäuse (1, 2) weist einen Einlaßkanal (3) und einen Auslaßkanal (4) auf, die zu einem Steuer spiegel (11) mit nierenförmiger Einlaßöffnung (13) und Auslaßöffnung (14) führen, durch welche die Pumpbohrungen (20) mit Fluid gefüllt bzw. entleert werden, wenn sich die Kolbentrommel (6) gegenüber dem Steuerspiegel (11) dreht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - Welle (5) und Kolbentrommel (6) sind integral zu einem im wesentlichen starren Körper vereinigt und in axialer Richtung fest gelagert (8 oder 9);
- - die Pumpbohrungen (20) gehen jeweils an ihrem spiegelseitigen Ende ohne wesentliche Quer schnittsverkleinerungen in die Durchlaßöffnungen (23) über;
- - es ist eine Ventilplatte (10) vorgesehen, die an einer Seite als Steuerspiegel (11) ausgebildet ist und an ihrer anderen Seite (12) mit einer Druckfeldereinrichtung (16, 36) versehen ist;
- - die Druckfeldereinrichtung (16, 36) umgibt die nierenförmige Auslaßöffnung (14), wird von dieser gespeist und weist eine Gesamtflächengröße auf, welche die Querschnittsfläche der Auslaßöffnung (14) um ein solches Maß übersteigt, daß die Ven tilplatte (10) gegen das Dichtfeld (24) der Kol bentrommel (6) gedrängt wird.
- - In a housing ( 1 , 2 ) are a shaft ( 5 ) GE and a piston drum ( 6 ) housed, which is driven by the shaft ( 5 );
- - A plurality of pump bores ( 20 ) for receiving pistons ( 21 ) are provided in the piston drum ( 6 );
- - The pump bores ( 10 ) have passage openings ( 23 ) which are arranged in an annular sealing field ( 24 );
- - The pistons ( 21 ) each have piston heads ( 25 ) which are connected to a device ( 27 ) for the longitudinal drive of the pistons;
- - The housing ( 1 , 2 ) has an inlet channel ( 3 ) and an outlet channel ( 4 ) leading to a control mirror ( 11 ) with kidney-shaped inlet opening ( 13 ) and outlet opening ( 14 ) through which the pump bores ( 20 ) be filled with fluid or emptied when the piston drum ( 6 ) rotates relative to the control mirror ( 11 ), characterized by the following features:
- - Shaft ( 5 ) and piston drum ( 6 ) are integrally combined to form a substantially rigid body and are fixedly mounted in the axial direction ( 8 or 9 );
- - The pump holes ( 20 ) each go at their mirror end without significant cross-sectional reductions in the passage openings ( 23 );
- - A valve plate ( 10 ) is provided, which is designed on one side as a control mirror ( 11 ) and on the other side ( 12 ) is provided with a pressure field device ( 16 , 36 );
- - The pressure field device ( 16 , 36 ) surrounds the kidney-shaped outlet opening ( 14 ) is fed by this and has a total area size which exceeds the cross-sectional area of the outlet opening ( 14 ) by such a degree that the Ven tilplatte ( 10 ) against the sealing field ( 24 ) the piston drum ( 6 ) is pushed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LUK FAHRZEUG-HYDRAULIK GMBH & CO KG, 6380 BAD HOMB |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |