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Stufenlos regulierbare Pumpe für hydraulische Druckmittel zum Betrieb
hydraulischer Pressen Die Erfindung betrifft eine stufenlos und automatisch regelbare
Pumpe, insbesondere für hydraulische Druckmittel, wie dieselben bei hydraulischen
Pressen und stufenlosen Flüssigkeitsgetrieben benötigt werden. Die besondere Charakteristik
dieser neuen Pumpe liegt darin, daß bei abnehmender Fördermenge der Druck in gleichem
Verhältnis ansteigt, ferner, daß das Drehmoment zum Antrieb der Pumpe über alile
Belastungsstufen gleichbleibt. Der mechanische Wirkungsgrad ist über alle Belastungsstufen
ebenfallls gleichbleibend.
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Bei bisher bekannten stufenlos arbeitenden Pumpen bzw. Flüssigkeitsgetrieben
unterscheidet man zwei Arten vorn Pumpen. Die erste Art sind Drehkolbenverdichter.
Die zweite Art. sind Kolbenpumpen. Zur Regulierung der Fördermenge wird bei Drehkolbenpumpen
das Außengehäuse gegen den Drehkolben hin verstellt. Bei dieser Bauart bestehen
erhebliche Schwierigkeiten in der Abdichtung des Verstellgehäuses. Zur Verstelllwng
des Gehäuses sind erhebliche Kräfte erforderlich. Für hohen Druck .sind Drehkoltbenpumpen
ungeeignet, da die Dichtflächen ,hohem Druck nicht standhalten.
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Es sind ferner Pumpen bekannt, bei dienen die Verstellung der Fördermenge
und des Druckes durch einen verstellbaren Exzenter bewirkt wird. Diese Pumpen, haben
den Nachteil, daß bei geringer Fördermenge und hohem Druck der Kolben nur in seinem
mittleren. Arbeitsbereich arbeitet, wodurch im Zylinder immer eine größere Menge
Druckmittel verbleibt. Die im Zyllinder verbleibenden Druckmittel werden mehrfach
gepreßt und entspannt, wodurch eine unerwünschte Erwärmung des DruckmitteIs und
ein erheblicher Kraftverlust eintritt. Es sind außerdem Pumpen) bekannt, bei welchen
die Arbeitszylinder sternförmig für einem Rotor angeordnet
sind.
Die Kolben bzw. Plunger sind verlängert und an ihrem Ende mit Rallen versehen. Um
den Rotor ist ein Ring angeordnet, welcher gegen die Achsmitte des Rotors zu. verstellen
ist. In der Innenfläche des Ringes laufen die Rollen der Kolben bzw. der Pliu@nger.
Je weiter der Außenring aus der Mitte des Rotors gestellt wir4, um so größer i,st
der Hub. Die Bauart hat auch dien vorher schon besagten Nachbeil der Verlagerung
des höchsten Druckes in die Mitte des Arbeitszylinders. Für große Förderleistung
ist diese Bauart nicht zu verwenden-, da bei größeren Arbeitszylindern der Umfang
des Rotors Abmessungen annehmen würde, welche in der Praxis nicht zu vertreten sind.
Ein. weiterer Nachteil dieser Bauart ist dadurch verursacht, daß die Druckmittel
durch eine durch: bohrte Antriebswelle zu- und abgeführt werden müssen.
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DJe Erfindung beseitigt adle diese Mängel und gestattet durch die
Eigenart des Reglers einen absolut stufenlos regelbaren Betrieb bis zu: beliebig
hohem Druck.
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Die stufenlos regulierbare Pumpe gemäß der Erfindung besteht aus folgenden
Bauelementen: Angetriebener Kurbelzapfen i, Pleuellkorb 2 mit einem festen Pleuelarm
2a, bewegliche Pleuel 3, Hebel 4, der durch Bolzen '5 mit den Pleueln beweglich
verbunden ist. Am entgegengesetzten: Ende sind die Hebel 4 über die Bozen 6 mit
dem Verstellring 7 verbunden. Die Kolben 8 J:aufen in den Zylindern g. Die Zylinder
sind auf dem Gehäuse no nach der Art eines Sternmotors angebracht. In der Zeichnung
sind: vier Zylinder vorgesehen, es können aber je nach. Bedarf eine beliebige Anzahl
Zylinder angeordnet werden. Je nah Fördermenge wählt man zwischen drei und zwölf
Zylindern in einem Stern:. Bei übergroßen Leistungen ist es auch möglich, zwei.
oder mehrere Sterne hintereinander anzuordnen. Der Einstellring 7 ist zur Regulierung
mit einem Arm 7a versehen.
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Die Arbeitsweise der Pumpe ist wie folgt: Durch Antreiben des Kurbelzapfens
i wird, der Pleuelkorb 2 in exzentrische Bewegung versetzt. Diese Bewegung wird
mittels Plewel 3 und Plieuelkorb 2a über die Gelenkbolzen 5 auf die Hebelarme 4
übertragen. Da die Hebel 4m Punkt 6 gelagert sind. haben sie in der Gegend von Punkt
5 ihren, größten Auf- und. Abwärtsweg. Bei Punkt 6 dagegen ist die Auf- und Abwärtsbewegung
gleich Null. Die Kolben 8 stehen über Rallen oder Gleitschuhe 8a mit den. Hebeln
4 in Verbindung .und übernehmen von diesen .die Auf-,und Abwärtsbewegung. Durch
Verstellen des Verstellringes 7 wird der Druckpunkt der Kolben verlagert. Wird der
Ring so weit vorgestellt, daß die Kolben, bzw. diie Rollen oder Gleitschuhe 8a auf
gleicher Höhe mit dien Bolzen 5 sind, .so hat die Pumpe ihren größten Hub und ihre
größte Förderleistung. Wird der Stellring zurückgestellt in Richtung auf die Bolzen
6, so nimmt der Hub ab. Durch die Hebelwirkung der Hebel .4 steigt aber der Druck
in genau gleichem Verhältnis, wie die Fördermenge abnimmt. Wird der Stellring so
weit zurückgestellt, daß die Kolben mit den Bolzen 6 in einer Linie stehen, so findet
keine Kolbenbewegung mehr ,statt. Die Pumpe hat hier ihren Nullpunkt bzw. ihre Leerlaufstellung.
Durch diese Bauart wird: bei Verwendung der Pumpe in Verbindung mit Öl otoren als
Übertragungsaggregat für den Betrieb von Fahrzeugen aller Art eine mechanische Kupplung
überflüssig. Eine weitere wesentliche Eigenschaft dieser Neukonstruktion ist es,
@daß selbst bei kleinstem Hub die Kolben immer wieder ihren oberen Totpunkt erreichen.
Hierdurch wird bezweckt, daß die Zylinder jeweils fast vollkommen. ausgedrückt werden
und kein schädlicher Pufferraum Zur automatischen Regelung dient die Einrichtung
I I, i ja, 1z, 13, 14, 15. Der Steuerzylinder i i wird an; .die Druckseite
der Ölpumpe angeschlossen. Ist die Pumpe.in Betrieb, drückt der steigende Öldruck
auf den ,Steuerkolben iia. Der Druck überträgt sich durch, die Stange 12 auf die
im Gehäuse 13 befindliche Regulierfeder 14. Die Spannung der Feder 14 wird durch
die Spindel mit Handrad 15 auf eine gewünschte Spannung eingestellt. Die Spannung
der Felder 14 ist für die Druckeinstellung der Pumpe maßgebend. Übersteigt der auf
den Kolben, iia wirkende Druck die Federspannung der Feder 14, so wird der Regulierring
7 über seinen Hebel 7a durch das. Gestänge zurückgedrückt. Hierdurch wird der Hub
der Kolben & verringert, und der Druck steigt weiter an. Ist der gewünschte
Enddruck erreicht, muß der Steuerkolben i ia durch die Stange 12 und den Hebeln
den Verstellring so weilt gedreht haben, däß die Kolben 8 über den Bolzen 6 liegen.
In dieser Stellung stehen die Kolben praktisch stlill, so daß die Pumpe leer läuft.
Bei fallendem Druck überwindet :die Spannung der Feder 14 den Druck des Steuerkolbens
iia und veranlaßt somit eine Rückwärtsbewegung des Versbellninges 7, wodurch die
Pumpenkolben wieder in Tätigkeit treten.
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Die Einrichtung 16, 17, 18 .dient zur Feststellung des Leerlaufes.
Wird der Hebel 18 @so weint herübergelegt, daß steine Sperrklinke in die Nut ig
eingreift, so wird über den Hebel 17 und das Gestänge 16 der Verstdllring 7 auf
seiner Nullstellung bzw. Leerlaufstellung festgehalten.
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Sold auf die vollautomatische Regelung verzichtet werden, so kann
die Einrichtung i i, i ja. 12, 13, 14, 15 fortfallen, oder dieselbe wäre
so einzurichten, daß sie wahlweise abgeschaltet werden kann. In diesem Falle überniimmt
die Einrichtung 16, 17, 18 ig die Steuerung, wobei das Steuersegment anstatt mit
der Feabstel:lnut. ig mit einer feinen Verzahnung zur jeweiligen Feststellung des
Hebels 18 versehen werden müßte. Die Handverstellung kommt in d er Hauptsache ,bei
Verwendung der Pumpe mit einem Ölmotor als stufenloses Getriebe zum Antrieb von
Werkzeugmaschinen in Frage.
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Die Hauptanwendungsgebiete der besagten Erfindung sind, folgende:
Hydraulische Druckmittelpumpe für hydraulische Pressen. Im Zusammenbau mit Ölmotoren
als sbufernlose Drehzahl- und Drehmomenbenwandler. In Verbindung mit ein
oder
mehreren Olmotoren zur Kraftübertragung bei Fahrzeugen.