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Regelvorrichtung für Sternkolbenpumpen Die Erfindung betrifft eine
Regelvorrichtung für Sternkolbenpumpen, bei denen ein umlaufender Zylinderblock
mit radialen Bohrungen für die sternförmig angeordneten Kolben und- weiter ein Exzenterring
vorgesehen ist, an dem die Kolben mit ihren äußeren Enden geführt sind und der zur
Veränderung des Kolbenhubes quer zu seiner Achse bzw. quer zur Achse des Zylinderblockes
verschiebbar ist. Dieser Exzenterring wird einerseits durch eine Feder und andererseits
durch eine Druckflüssigkeit beeinflußt.
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Bei bekannten Pumpen dieser Art wird die Gleichhaltung des Produktes
Flüssigkeitsmenge mal Förderdruck angestrebt. Eine derartige Regelungscharakteristik
ist besonders von Bedeutung, wenn die Pumpe in Verbindung mit einem Flüssigkeitsmotor
gleicher Bauart als Kupplung zwischen einem Antriebsmotor und einer Arbeitsmaschine,
gegebenenfalls einem Fahrzeug dient. In diesem Fall hat nämlich die Einheit Pumpe-Flüssigkeitsmotor
die Aufgabe; die Drehmomentcharakteristiken des Antriebsmotors einerseits und der
Arbeitsmaschine bzw. des Fahrzeuges andererseits auszugleichen. Steigt z. B. seitens
des Fahrzeuges der Widerstand, so steigt für die Pumpe der Förderdruck. Soll dabei
aber der Motor unter gleichen Bedingungen weiterlaufen, so muß ein Ausgleich durch
Änderung der Fördermenge geschaffen werden. Das geschieht bei den bekannten Einrichtungen
dadurch, daß die Förderflüssigkeit gegen die Wirkung einer Feder den Exzenterring
verschiebt, und zwar bei Vergrößerung des Fahrwiderstandes in Richtung zur neutralen
Lage. Es wird also auf Gleichhaltung der Leistung geregelt. Nur seitens des Antriebsmotors
kann die Leistung geändert werden.
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Gemäß der Erfindung wird mit der Regelvorrichtung ein anderes Ziel
angestrebt. Es soll die Pumpe nämlich selbsttätig auf einen einstellbaren Förderdruck
arbeiten. Zu diesem Zweck ist die Spannung der auf dein Exzenterring einwirkenden
Feder regelbar. Da auf der der Feder gegenüberliegenden Seite des Exzenterringes
der Förderdruck unmittelbar wirkt, so wird eine besonders einfache und sichere selbsttätige
Regelung ermöglicht, die nach einmaliger Einstellung der Federspannung ohne besondere
Überwachung ein Überschreiten des jeweils zulässigen Höchstdruckes verhütet. Nutzt
sich z. B. im Laufe der Zeit die Pumpe ab und vergrößert sich damit der Schlupf,
so äußert sich das lediglich in einer Vergrößerung des Pumpenhubes bei gleichem
Druclcinaximum. Mit einer
gemäß der Erfindung geregelten Sternkolbenpumpe
ist es möglich, in jedem Augenblick Flüssigkeit vom Höchstdruck zu liefern. Es kommt
z. B. in Frage für den Betrieb moderner Schnellpressen. Eine Überschreitung des
Höchstdruckes wird verhindert durch Regelung auf die kleinste Fördermenge, die angesichts
des Schlupfes nötig ist zur Aufrechterhaltung des gewünschten hohen Förderdruckes.
Damit ist die Pumpe besonders wirtschaftlich, insofern, als sie den Förderdruck
bei jeweils kleinstmöglicher Leistung aufrechtzuerhalten gestattet. Da bei modernen
Schnellpressen mit besonders hohen Drücken (etwa 250 kg/cm2) gearbeitet wird,
kommt diesem Moment eine besondere Bedeutung zu.
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Es sind nun schon Sternkolbenpumpen bekannt, die selbsttätig auf einem
bestimmten Förderdruck arbeiten, jedoch ist der Aufbau dieser Pumpe anders. Es wird
nämlich zwecks Regelung nicht der ganze starre Exzenterring verschoben, wie bei
dem Erfindungsgegenstande, sondern die ringförmige Kurvenbahn für die Pumpenkolben
ist in ihrer Form entsprechend dem angestrebten Zweck mehr oder minder stark veränderlich.
Solche Ausfülirung ist schon bei den üblichen, verhältnismäßig kleinen Förderdrücken
bezüglich der Betriebsfähigkeit zweifelhaft. Für größere Förderdrücke kann sie überhaupt
nicht in Frage kommen.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel,
und zwar zeigen: Abb. i einen Längsschnitt, und die Abb.2 einen Querschnitt durch
die Pumpe.
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Die Pumpe besteht im wesentlichen aus einem mittels Kugellager im
Gehäuse gelagerten umlaufenden Zylinderblock i, der fest mit einer durch einen Abschlußflansch
2 des Gehäuses hindurchgeführten Antriebswelle 3 verbunden ist und auf einem in
dem anderen Gehäuseflansch 2' befestigten Wellenzapfen sitzt. Dieser Zapfen 4 ist
in bekannter Weise mit Kanälen für den Durchfluß der Förderflüssigkeit versehen.
Beim Arbeiten als Motor dient die Flüssigkeit als Antriebsmittel. Von der Welle
3 wird dann die Kraft abgenommen.
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Der Zylinderblock i ist mit radialen Zylinderbohrungen 5 für die Kolben
6 versehen. Diese Kolben haben Köpfe 7, die sich gegen Führungsblöcke 8 abstützen,
welche zwischen dem zweiteiligen Gegenlagerring 9 eingespannt sind. Der Gegenlagerring
ist mittels Kugellager io frei drehbar in dem quer verschiebbaren Exzenterring i
i gelagert, welcher in dem Pumpengehäuse geführt und mit diametral gegenüberliegenden
Schubstangen 12" und 12b verbunden ist. Auf die Schubstange 12, wirkt nach außen
hin eine Feder 13 ein, die den Exzenterring ii im Sinne des Pfeiles I zu verschieben
sucht. Die Spannung der Feder 13 ist einstellbar, und zwar in einfacher Weise
mittels eines Handrades 18. Die Stange .rab ist mit einem Kolben 14 versehen, dessen
Zylinder 15 an einem an das Pumpengehäuse 2 angeschraubten Ansatz 16 ausgebildet
ist. An der dem Verstellring i i zugekehrten Seite des Zylinders 15 ist dieser durch
einen Kanal 17 und eine nicht dargestellte Rohrleitung mit der an die Känäle im
Wellenzapfen 4 anschließenden Förderleitung verbunden, so daß auf der betreffenden
Seite des Kolbens 14 der gleiche Druck wie in dieser Leitung herrscht.
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Steigt der Druck in der Leitung, so steigt er auch auf der betreffenden
Kolbenseite, so daß sich der Kolben 14 im Sinne des Pfeiles II (Abb. i) verschiebt
unter Überwindung des Widerstandes der entgegengesetzt wirkenden Feder 13. Der Einfluß
dieser Hubänderung auf das Arbeiten der Maschine ist folgender: Hat der Exzenterring
i i seine linke Endlage nach Abb. 2, liegt also der Mittelpunkt ,'des Verstellringes
i i um das Stück x von dem Mittelpunkt des Zylinderblockes i entfernt, so sind,
wenn der Zylinderblock i im Sinne der Uhrzeigerbewegung umläuft, die beiden oberen.
Kanäle q" in dem Wellenzapfen q. Di-uck-1mnäle, d. h. durch diese wird die von dem
Kolben 6 geförderte Flüssigkeit hindurch in die Druckleitung geschoben.. Durch die
beiden unteren Kanäle 4b wird die zu fördernde Flüssigkeit von den Kolben 6 angesaugt.
Steigt nun der Druck auf der Druckseite der Pumpe, so steigt der Druck in demselben
Maße auf der inneren Seite des Steuerkolbens 14. Dieser wird also unter Überwindung
des Widerstandes der Feder 13 den Verstellring i i aus seiner linken Endlage einwärts
ziehen, d. h. also die Exzentrizität x und damit den Kolbenhub vermindern, so daß
ein weiterer Druckanstieg durch die Verminderung des Kolbenhubs verhindert wird.
Die Einwärtsbewegung durch die auf den Kolben 14 wirkende Kraft setzt erst ein,
wenn der Pumpendrucke einen bestimmten Höchstwert entsprechend der jeweiligen Einregelung
der Federkraft - erreicht bzw. diesen Höchstwert um einen kleinen Betrag überschritten
hat, der zur Überwindung der Reibungswiderstände u. dgl. beim Verschieben des Verstellringes
i i ausreicht. Der überschreitende Druckbetrag verschwindet bei Erreichen der neuen
Gleichgewichtslage wieder.
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Der Hub kann bis zu einem solchen Minimalbetrag verkleinert werden,
der dem sogenannten Schlupfhub entspricht, d. h. demjenigen Hub, bei dem die Förderung
Null ist und lediglich der jeweils eingestellte Höchstwert des Druckes aufrechterhalten
wird. Für den Fall,. daß die Druckflüssigkeit an der Ver-
Wendungsstelle
nicht zu arbeiten hat, stellt sich dieser kleinste Hub unter Wirkung der Feder und
des Steuerkolbens 14 selbsttätig ein, sobald eben der größte Druck erreicht ist.
Durch die Pumpe gemäß der Erfindung wird also erreicht, daß die Pumpe entlastet
wird, wenn sie nur einen bestimmten Druck aufrechterhalten soll, ohne gegen diesen
Druck zu fördern. Wenn die Pumpe z. B. für hydraulische Pressen aller Art benutzt
wird, so ist während des Leerlaufs nur ein geringer Arbeitsaufwand notwendig, weil
die Pumpe sich selbsttätig bei Erreichen des größten Druckes entlastet, dabei aber
diesen Druck beliebig lange aufrechterhält. Die für diesen Fall erforderliche Arbeit
ist nur wenig größer als die Arbeit der Pumpe bei vollem Hub und fehlendem Gegendruck.
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Wenn bei Einstellung der Pumpe auf den Schlupfhub der Druck abfällt,
so sinkt auch die auf den Steuerkolben 1q. wirkende Kraft, so daß die Feder 13 die
Kolbenkraft überwindet und den Verstellring i i in Richtung des Pfeiles i zurückzieht,
also z. B. in die Stellung nach Abl). 2. An Stelle der Verschiebung aus der linken
Exzentrizitätslage nach Abb. 2 in die Mittellage kann natürlich auch aus der rechten
Exzentrizitätslage in die Mittellage und umgekehrt verstellt werden. Bei dem gleichen
Umlaufsinn des Zylinderblockes i ist es dann nur nötig, die Feder 13 und den Kolben
14 miteinander zu vertauschen. Der Kolben 1q. wird also mit der linken Schubstange
12" und die Feder 13 mit der rechten Schubstange r26 in Verbindung gebracht.