DE927131C

DE927131C - Hydraulische Kolbenpumpe bzw. hydraulischer Kolbenmotor mit sternfoermiger Kolbenanordnung

Info

Publication number: DE927131C
Application number: DET4565A
Authority: DE
Inventors: Ernst Meier
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1951-07-15
Filing date: 1951-07-15
Publication date: 1955-04-28

Description

Hydraulische Kolbenpumpe bzw. hydraulischer Kolbenmotor mit sternförmiger Kolbenanordnung Kolbenpumpen, insbesondere solche, bei denen der Kolben durch einen Exzenter oder eine Kurbelwelle bewegt wird, haben den Nachteil, daß die Fördergeschwindigkeit des Druckmediums ungleichförmig ist. Dies hat seine Ursache darin, daß sich die Kolbengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Exzenters bzw. der Kurbel sinusförmig oder annähernd sinusförmig verändert. Durch Zusammenfassen mehrerer Kolben-Zylinder-Elemente kann zwar eine im Verhältnis zur Geschwindigkeit des einzelnen Kolbens geringere Sch@vankung der Gesamtgeschwindigkeit erzielt werden, jedoch ist dann die Frequenz der Geschwindigkeitsschwankungenentsprechend höher.
Die durch die ungleichförmige Fördergeschwindigkeit erzeugte Pulsation der Ölsäule begrenzt die Hächstdrehzahl der bisher bekannten Pumpen. Die Pulsationen, das sind die Beschleunigungen durch jeden Kolben einer Kolbenpumpe, sind im Hinblick auf die mit ihnen auftretenden Geräusche und Druckschläge in der Leitung sehr unangenehm. Da sie mit dem Quadrat der Drehzahl wachsen, kann diese unangenehme Erscheinung bei Kolbenpumpen dadurch gemildert werden, daß man die Drehzahl verringert. Dies führt aber zu dem Nachteil, daß die einzelnen Pumpenelemente sehr groß und entsprechend teuer werden.
Durch die Erfindung wird der vorbeschriebene Mangel bei hydraulischen Kolbenpumpen beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß die kolbenbewegenden Elemente, wie z. B. Exzenter, Nockenscheibe, Kolbenstange od. dgl., so gestaltet und angeordnet sind, daß die Summe der Geschwindigkeiten der einzelnen Kolben in jedem Zeitpunkt der Umdrehung -der Antriebswelle gleich .groß ist. Erfindungsgemäß wesentlich ist somit nicht, daß die Geschwindigkeit der einzelnen Kolben gleichförmig ist, sondern daß die Summe der Geschwindigkeiten der einzelnen Kolben bei jeder Winkelstellung der Antriebswelle die gleiche ist. Hierdurch wird eine gleichförmige Geschwindigkeit des unelastischen Mediums, z. B. Öls, in der Druckleitung erreicht. Man kann derartiges zwar auch mit Zahnrad- und Flügelpumpen erreichen. Diese und ähnliche Pumpen sind jedoch den KcSlbenpumpen in Bezug auf die zulässigen maximalen Drücke weit unterlegen.
Bei einer Vierzylinderpumpe gemäß Erfindung können die einzelnen Kolben in gleichen Zeitabständen aufeinanderfolgend, z. B. durch einen auf der Antriebswelle sitzenden Nocken, in, der Weise bewegt werden, daß die Geschwindigkeit jedes Kolbens bei dem Druckhub bis zum halben Hub gleichmäßig zunimmt und hierauf ebenso bis zum ganzen Hub gleichmäßig wieder abnimmt, d. h. die Beschleunigung der einzelnen Kolben ist auf der ersten Hälfte des Hubes, gleichbleibend und positiv, während sie auf der zweiten Hälfte des Hubes ebenso groß und gleichbleibend, jedoch negativ ist. Die Kolbenbeschleunigung, Kolbengeschwindigkeit und Nockenabwicklung sind in Abb. 2 in Kurven dargestellt.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Pumpe ist im Schnitt schematisch in Abb. i dargestellt. In dieser sind mit i vier Zylinder, mit 2 die dazugehörigen Kolben nebst Federn 2a und mit 3 die Antriebswelle bezeichnet. 4 ist der Saugkanal, 5 ein Rückschlagventil, 6 die Verbindungsleitung und 7 die Druckleitung. Die Kolben werden bewegt durch eine auf der Antriebswelle 3 sitzende Nockenscheibe 8, die einem ähnlich au6gebi.ldet ist und. bei deren Umdrehung die vorstehend beschriebenen Kolbenbewegungen stattfinden. Die Arbeitsweise der Pumpe ist kurvenmäßig in Abb. 2 a wiedergegeben.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit einer vierzylindrisch ausgebildeten Kolbenpumpe, deren Kolben in bekannter Weise durch einen Exzenter bewegt werden, besteht darin, daß die Kolben nicht direkt vom Exzenter, sondern über eine lenkbare Kolbenstange beaufsehlagt werden. Durch Verwendung einer lenkbaren Kolbenstange wird die Kraftübertragungslinie derart verkürzt bzw. verlängert, daß eine Korrektur der sonst sinus förmig zu- und abnehmenden Kolbengeschwindigkeit erreicht wird, so daß sich in der Endwirkung ebenfalls eine gleichmäßig ansteigende Geschwindigkeit der einzelnen Kolben bis zum halben Kolbenhub und damit eine gleichbleibende Beschleunigung .und ebenso eine gleichmäßig abnehmende Kolbengeschwindigkeit und damit gleichbleibende Verzögerung wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt. In Abb. 3 ist mit 9 einer von vier in Reihe hintereinander angeordneten Zylindern bezeichnet. io ist der Kolben, ii die Kolbenstange, i2 die Antriebswelle und 13 einer der vier Exzenter, die um je 9o° gegeneinander versetzt sind. Mit 14 ist der die Kraftübertragungslinie verkürzende bzw. verlängernde Lenker (Kulisse) bezeichnet.
Abb. 4 gibt die Kurvendarstellung einer Pumpe mit drei Zylindern. Der Druckhub dauert hier nicht eine halbe Umdrehung wie bei .den beiden vorbeschriebenen Ausführungen, sondern 2/3-Umdrehung. Der Ansaughub erfolgt in diesem Falle auf einem Drittel der Umdrehung, und die drei Nocken bzw. bei einem Nocken die drei Zylinder sind um i2o° versetzt.
Wie aus den Ausführungsbeispielen ersichtlich ist, ist die Erfindung nicht auf Kolbenpumpen mit einer bestimmten Anzahl von Zylindern beschränkt, sondern die Anzahl der Zylinder wirkt sich lediglich auf die Gestaltung des kolbenbewegenden Mittels, beispielsweise der Nockenscheibe, aus. Die Erfindung ist auch nicht auf Kolbenpumpen beschränkt, sondern erstreckt sich ,in gleicher Weise auch auf hydraulische Kolbenmotoren, bei denen es darauf ankommt, eine gleichförmige Ölverbrauchsgeschwindigkeit zu erzielen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hydraulische Kolbenpumpe bzw. hydrauliseher Kolbenmotor mit sternförmiger Kolbenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß das kolbenbewegende Element oder die kolbenbewegenden Elemente, wie z. B. Exzenter, Nockenscheibe, Kolbenstange od. dgl., so gestaltet und angeordnet ist bzw. sind, daß die Summe der Geschwindigkeiten der einzelnen Kolben in jedem Zeitpunkt der Antriebswellenumdrehung gleich groß ist.
2. Hydraulische Kolbenpumpe bzw. .hydraulischer Kolbenmotor nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen auf der Antriebswelle (3) sitzenden Nocken (8), durch den die einzelnen Kolben (2) in der Weise bewegt werden, daß die Geschwindigkeit jedes Kolbens beim Druckhub bis zum halben Hub gleichmäßig zunimmt und hierauf ebenso bis zum ganzen Hub gleichmäßig wieder abnimmt (Abb. i).
3. Hydraulische Kolbenpumpe bzw. hydraulischer Kolbenmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsmittel für die Kolben (io) mit Exzenter (13) zusammenwirkende lenkbare Kolbenstangen (11A4) vorgesehen sind (Abb. 3). Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 228 741; »Hydraulische Antriebe«, D ü r r und W a c hter, Hauser-Verlag, 1949, S.42; deutsche Patentschriften Nr. 316 328, 437298,