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Axialkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenpumpe
reit variabler Fördermenge, bei der die Kolben durch eine Schiefscheibe konstanter
Neigung angetrieben sind und bei der eine axiale Verschiebung der Schiefscheibe
mitsamt den Kolben relativ zu an den Zylindern vorgesehenen Steueriiffnungen eine
Änderung des für die Förderung wirksamen Kolbenhubes und damit eine Änderung der
Fördermenge ergibt. Solche Pumpen erlauben, die Fördermenge von der durch die Abmessungen
und die Drehzahl gegebenen maximalen Menge bis auf Null zu verändern. Wird der Antriebsmotor
so bemessen, daß er bei etwa '/a Maximalfördermenge zur Erzeugung eines Druckes
von z. B. Zoo at ausreicht, so kann die Pumpe bei kleinem Gegendruck von z. B. 20
at ohne weiteres die Maximalölmenge fördern, wobei aber die Motorleistung, wie leicht
ersichtlich, nicht mehr voll ausgenutzt ist. Wird ein größeres Verhältnis zwischen
maximaler und minimaler Fördermenge gewünscht, so muß bei den bekannten Bauarten
solcher Pumpen das Bauvolumen der ganzen Pumpe vergrößert werden, wobei dann wieder
bei der maximalen Fördermenge weder die Motorleistung noch die Bauteile der Pumpe
voll ausgenutzt sind.
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Vorliegende Erfindung erlaubt diesem Übelstande dadurch abzuhelfen"daß
der axiale Verstellweg der Schiefscheibe größer als der maximale Kolbenhub gemacht
ist und daß mindestens eine Gruppe von Zylindern mit Steueröffnungen in solcher
Lage versehen
ist, daß bei um etwas mehr als den wirksamen Kolbenhub
von den Zylindern weg verschobener Schiefscheibe und bei der inneren von der Schiefscheibe
abgewandten Totpunktlage der Kolben dieser Gruppe die Steueröffnungen von den Kolben
mindestens teilweise geöffnet sind, so daß diese Kolben nicht mehr fördern, während
die Kolben der übrigen Zylinder bei dieser Stellung der Schiefscheibe noch Flüssigkeit
fördern.
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Diese Anordnung hat zur Folge, daß mit Pumpen vom Bauvolumen der bekannten
Bauart bei niedrigem Druck eine viel größere Fördermenge erzielt werden kann, so
daß das Verhältnis der Fördermenge beim Maximaldruck zu jener beim Minimaldruck
gegenüber den bekannten _#usl11fiilirungen von etwa 1 : 3 bis :1 auf 1 : 6 bis 8
Aus- oder noch mehr gesteigert werden kann. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
des Erfindutigsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Pumpe im Längsschnitt
mit horizontaler Achse, F ig. 2 eine Variante eines Teiles der Pumpe mit vertikal
angeordneter Achse, Fig.3 den Querschnitt durch die Zylinder der Pumpe nach der
Linie 111-11I der Fig. i, Fig.4 und 5 den Querschnitt durch die Zylinder zweier
Varianten, Fig. 6 bis 8 eine schematische Darstellung der Anordnung der Steueröffnungen
für verschiedene Varianten in der :-\1>wicklung.
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Nach Fig. i ist in dem äußeren Pumpengehäuse i, <las durch die
beiden Deckel 2 und 3 abgeschlossen ist, ein inneres Gehäuse :1 und der Zylinderblock
5 befestigt. Der Zylinderblock weist zwölf, d. h. eine gerade Anzahl von Zylindern
auf. Sechs Zylinder 7 sind mit großer Bohrung und sechs Zylinder 7a mit kleiner
Bohrung ausgeführt. Sie sind, wie es die hig.3 im Querschnitt erkennen läßt, regelmäßig
abwechselnd im Kreise um die Achse der Antriebswelle 18 angeordnet. In diesen Bohrungen,
die zii der Antriebswelle 18 parallel verlaufen, arbeiten sechs große Kolben 8 und
sechs kleine Kolben 8a. Die Kolben 8, 811 werden mittels der Federn 9 gegen die
Schiefscheibe io gedrückt und berühren dieselbe l:ings einer Mantellinie des kegelförmigen
Kolbenkopfes 11.
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In die Zylinderbohrung 7 bzw. 70 münden seitliche Steueröffnungen
13 bzw. 13", die diese Zylinder mit dem Raum i° innerhalb des äußeren Gehäuses i
verbinden. Dieser Raum i" ist bis zuni iveau 22 mit der zu fördernden Flüssigkeit
gefüllt. Das rechte Ende der Zylinderbohrungen wird gegen den Förderraum 28 durch
die federbelasteten, als Rückschlagventile dienenden Kugeln 1.1 geschlossen gehalten.
Die Steueröffnungen 13a in den Zylindern 7a befinden sich in größerer Entfernung
von den Druckventilen 1.1 als die Öffnungen 13 in den Zylindern 7. Die Zylinder
7a sind mit je einem Saugventil 35 versehen, so daß Flüssigkeit aus dem Raum 1°
durch die Öffnungen 36 in diese Zylinder eintreten kann. Die Öffnungen 13 sind so
angeordnet, daß die Kolben bei einer Umdrehung des V itnehmers i9 einmal die in
Fig. i gestrichelt angegebene Stellung 38 einnehmen und dabei die Öffnungen 13 freigeben.
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Die Schiefscheibe io ist mittels Kugellagern 16 und 17 an dem mit
der Antriebswelle 18 drehfest, aber längs verschiebbar verbundenen Mitnehmer i9
in schiefer Stellung gegenüber der Antriebswelle 18 drehbar gelagert. Die Antriebswelle
iS ist im inneren Gehäuse 4 und bin Zvlinderblock s in den Kugellagern 20 und 21
gelagert. Der Mitnehmer i9 liegt mittels Kugellager 23 an der im inneren Gehäuse
.4 drehbar gelagerten und mittels des daran vorgesehenen Gewindes 21 in Axialrichtung
verschiebbaren, verschraubbaren Verstelltrommel 25 an. Zur Verdrehung und damit
axialen Verstellung der Trommel 25 ist an deren Umfang ein Zahnkranz 26 vorgesehen,
in welchen das im inneren Gehäuse .4 drehbar gelagerte Schneckenrad 27 eingreift.
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Die Pumpe arbeitet bei der in der Zeichnung gezeigten Stellung der
Verstelltrommel 25 in der Weise, daß lieb laufender \\belle die großen Kolben 8
durch die Öffnungen i ß, die kleinen Kolben durch die Saugventile 35 ansaugen und
alle durch die Druckventile 14 in den Druckraum 28 fördern, der über die Leitung
29 mit irgendeiner Arbeitsmaschine verbunden sein kann. Dabei ist der wirksame Förderhub
der großen Kolben 8 gleich der Strecke s1, indem die Stirnflächen 12 der Kolben
8 beim Überlaufen der Steuerkanten 15 keine Flüssigkeit mehr in den Behälter i°
zurücktreiben können; der Förderhub der kleinen l@olben 8° aber ist gleich dem ganzen
Kolbenhub s. Wird die Verstelltrommel 25 nach links geschoben, so nimmt der Förderhub
st der großen Kolben 8 all, jener der kleinen Kolben 8° bleibt stets gleich, da
letztere durch die Saugventile 35 und nicht durch die Steuerschlitze 13a ansaugen.
Wird diese Verschiebung nur wenig größer als die Strecke s1, der maximale wirksame
F<irclerliub der großen Kolben, gemacht, so geht die Förderung der großen Kolben
auf Null zurück, während die kleinen Kolben immer noch die gleiche Menge fördern.
wie bei der Stellung für maximale Förderung der großen Kolben. Erst eine noch weitere
Verschiebung der Verstelltrommel 25 nach links hat eine verminderte Förderung auch
der kleinen Kolben 8a zur Folge, wenn diese in der äußeren Totpunktlage die Steuerschlitze
1311 öffnen, so daß ein Teil der in die Zylinder eingesaugten Flüssigkeit durch
diese Schlitze in den Ölbehälter zurückbefördert wird.
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Die Stellung der Stetieröttnurigen 13 und 13" entsprechend
der Ausführung nach Fig. i und 3 ist deutlichkeitshalber noch in der in F iä. 6
dargestellten Abwicklung - eines durch alle Kolbenachser. gelegten zylindrischen
Schnittes gezeigt. Die Staffelung dieser öfftlinigen ist darin leicht zti erkennen.
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Der Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß für Pumpen.
bei denen bei niedrigem Druck eine möglichst große. bei hohem Druck eine kleine
Fördermenge verlangt wird. bei niedrigem Druck durch die groLieii l@()ll)eii zusammen
mit den kleinen Kolben eine selig grolle Fördermenge erzielt werden kann, während
hei großem Druck
die großen Kolben vollkommen ausgeschaltet werden
können, so daß sie die Schiefscheibe io und damit die Kugellager 16,23 nicht mehr
belasten und diese somit nur dem Druck der kleinen Zylinder angepaßt werden müssen.
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Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Verstelltroniniel
30 nicht durch ein Gewinde gestützt. sondern durch eine Feder 3i, die ihrerseits
an dem am Gehäuse 4 befestigten Deckel 32 anliegt. Bei zunehmendem Förderdruck wird
durch den auf der Kolben lastenden Flüssigkeitsdruck die Verstelltrommel
30 nach oben geschoben, so daß sich automatisch eine Verminderung der Fördermenge
ergibt.
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Statt abwechselnd einen großen und einen kleinen Zylinder, also z.
B. bei zwölf Zylindern sechs große und sechs kleine Zylinder vorzusehen, können
neun große Zylinder 7 1111d nur drei kleine Zylinder 7° regelmäßig verteilt angeordnet
werden, wie die Fig. 4 zeigt; in ähnlicher Weise können acht große und vier kleine
Zylinder vorgesehen sein, z. B. wie Fig. 5 zeigt.
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111 11g. 7 ist die .lnordnung der Steueröffnungen 13 der großen
Kolben 8 und jener der kleinen Kollier 8a für den Fall der Anordnung nach Fig. :I
für eine Gruppe von einem kleinen und drei großen Kolben in der Abwicklung gezeigt.
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Statt Kolben von zweierlei Größe einzubauen, können drei Gruppen von
Kolben 8, 8a, 8b mit verschiedenen Durchmessern vorgesehen sein und die Steueröffnungen
13, 13' 13b gestaffelt angeordnet sein, wie die Fig. 8 in der Abwicklung
zeigt. Auch bei einer solchen Anordnung nimmt die Fördermenge mit der Verschiebung
der Steuertrommel 25 nach links ab, und das Verhältnis zwischen größter und kleinster
Fördermenge kann sehr groß gemacht werden. 1?s können bei dieser Ausbildung z. B.
bei einer 12-Zylinderpumpe vier große, vier mittlere und vier kleine Kolben vorgesehen
sein.
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Bei Anordnung nach Fig. i können auch die großen Zylinder 7 bei 37
mit einem Saugventil 35 in gleicher Anordnung wie bei den kleinen Zylindern 7" angegeben
ausgestattet sein. Dies erlaubt die Fördermenge der großen Zylinder bei der äußersten
Stellung der Verstelltrommel gegen die Zylinder hin noch größer zu machen, da dann
bei dieser Stellung durch die Steueröffnungen 13 keine Flüssigkeit mehr in den Behälter
zurückströmen kann, wenn die Öffnungen 13 etwas nach links versetzt werden.
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Bei den kleinen Zylindern 7° können die Steueröffnungen 13a weggelassen
werden, wenn dami-t zu rechnen ist, daß die bei hohem Druck geförderte Menge stets
durch die Arbeitsmaschine konsumiert wird, oder wenn sie ohne Schaden durch ein
auf diesen hohen Druck eingestelltes Sicherheitsventil abgelassen werden kann.
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Die Öffnungen 13a in den kleinen Zylindern 7"
von Fig. i können
etwas weiter rechts angeordnet sein, so daß sie von den Kolben 811 schon geöffnet
werden, bevor die Förderung der großen Kolben 8 willkommen aufhört.
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Es ist ferner klar, daß die Stellung der Steueröffnungen von der Stellung
der Kolbenendfläche 12 bei den Totpunktlagen. abhängt. Werden demnach die einen
Kolbenkürzer ausgeführt, so ist die Lage der Steueröffnungen in den betreffenden
Zylindern entsprechend anders anzuordnen, d. h. bei kürzeren Kolben sind die Steueröffnungen
weiter nach links zu versetzen.