Einrichtung zur Steuerung einer Axial-Kolbenpumpe. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zur Steuerung einer Axial-Kolben- pumpe mit variabler Fördermenge, bei der (lie Kolben durch eine Taumelscheibe konstan ter Neigung angetrieben sind und bei der eine axiale Verschiebung der Taumelseheibe mit- samt den Kolben relativ zu an den Zylindern vorgesehenen Steueröffnungen eine Änderung des für die Förderung wirksamen Kolben hebes wenigstens einiger Kolben bewirkt und damit.
eine Änderung der Fördermenge ergibt. Wird eine solche Pumpe nach Fig. 2 des Schweizer Patentes Nr.251984 mit einer ge gen die hydraulischen Drücke der Kolben wir kenden Feder 31 versehen, auf welche die Taumelscheibe samt Kolben abgestützt ist, so nimmt automatisch mit steigendem Arbeits- druck die Fördermenge der Pumpe ab.
Es bereitet die Ausbildung dieser Feder keine Schwierigkeit, solange der Arbeitsdruck bei maximalem wirksamem Hub der Kolben, also bei Maximalfüllung, relativ niedrig, zum Bei spiel 10 bis 20 at., und bei der minimalen Fördermenge, zum Beispiel bei 10 bis 20 lo Füllung, relativ hoch, zum Beispiel bei 250 bis 300 at., liegt.
Soll aber bei der maximalen Füllung ein höherer Druck als 10 bis 20 at., zum Beispiel 50 -bis 60 at., und bei der Mini malfüllung ein niedrigerer Druck als 250 bis 300 at., zum Beispiel 200 at., erreicht werden, so wird der Unterschied der gegen die Feder wirkenden hydraulischen Drücke der Förder- kolben in der der Minimalförderung entspre chenden obersten und in der der Maximal- förderung entsprechenden untersten Stellung der Taumelscheibe relativ klein.
In diesem Fall müsste däher eine sehr lange und weiche Feder eingebaut werden, wozu das Pumpen gehäuse unangenehm lang oder gross im Durch messer gemacht werden müsste. Die gleichen Schwierigkeiten treten bei Pumpen nach Fig. 2 des Schweizer Patentes Nr.269288 auf, bei denen einerseits bei maximaler Fördermenge grosse und kleine Kolben gleichzeitig und an derseits bei minimaler Fördermenge und maxi malem Druck nur die kleinen Kolben fördern.
Um diesem Übelstand abhelfen zu können, wird nach der Erfindung wenigstens ein Hilfs kolben vorgesehen, der im Pumpengehäuse mit zu den Förderkolben wenigstens annähernd paralleler Achse angeordnet und durch den Druck des Arbeitsmittels der Pumpe axial verschiebbar ist, wobei er unter der Belastung dieses Druckes in gleichem' Sinne gegen die die Taiunelscheibe samt Förderkolben abstüt zende Feder wirkt wie die zur Druckmittel förderung dienenden Kolben.
In der Zeichnung sind Beispiele des Er- findungsgegenstandes sowie Detailvarianten dargestellt, und zwar zeigt.
Fig.1 eine Pumpe im Längsschnitt, Fig. 2 eine andere Pumpe samt Detail variante, Fig. 3 und 4 die Details verschiedener An ordnungen des Hilfskolbens.
In dem Gehäuse 1 sind mehrere, zum Bei spiel 12, Zylinderbohrungen 2 und 3 vorge sehen, in denen die Kolben 4 und 5 arbeiten. Diese Bohrungen sind im Kreise tun die Achse 6 angeordnet und verlaufen parallel zu dieser. Die Kolben 4 und 5 werden mittels der Federn 8 gegen die Taumelscheibe 9 ge drückt, die mittels Kugellagern 10 und 11 an der mit der Antriebswelle 18 mittels Keil. drehfest, aber längsverschiebbar verbundenen Sehiefscheibe 13 in unveränderlicher schiefer Stellung drehbar gelagert, ist.
Die Federn 8 sitzen mit ihrem untern Ende auf einer Büchse 15 auf, die mit ihrem eingezogenen Teil 16 in der zentrischen Bohrung 17 des < < ehäuses verschiebbar geführt ist. Die Welle 18 der Pumpe ist in den Kugellagern 20 und ?1 für Gehäuse gelagert und wird an ihrem obern Ende von dem nicht näher dargestell- t:
err Antriebsmotor 19 mittels 'dessen in die Pumpenwelle gesteckten Wellenendes mit Keil 22 angetrieben. Die Sehiefscheibe 13 liegt mittels des Axiallagers 23 an der Ver- stellbüchse 24 an, welche durch die am Deckel 2:5 anliegende Feder 27 nach abwärts gedrückt wird.
In die Zylinderbohrungen 2 und 3 führen von aussen her die Bohrungen 28 und 29, die zum Steuern des Füllungsabschlusses und bei den Zylindern der Kolben 5 auch zum An saugen der Arbeitsflüssigkeit dienen. Die Kolben arbeiten so, wie es in den Schweizer Patenten Nrn. 251984 und 269288 beschrieben ist. Die Zvlinder der Kolben 4 sind überdies mit einem Saugventil 7 versehen, so dass der Kolben 4 auch ansaugt, wenn die höher als die Öffnungen 29 angeordneten Öffnungen 28 von den Kolben 4 nicht geöffnet werden.
Die von den Kolben 4 und 5 aus dem Behälter 26 angesaugte Flüssigkeit tritt durch die feder belasteten Druckventile 30, 31 in den Druck raum 32 der Pumpe ein, von dem aus sie über die Leitung 33 der Verbrauchsstelle zugeführt wird.
Unterhalb des untern Lagers 21 der Welle ist. nach Fig. 1 und 2 eine Scheibe 14 einge legt, an deren zentralen Teil der Hilfskolben 34 anliegt und welche durch die Feder 35 nach oben gedrückt wird. Der Kolben 34 ist innerhalb der von den Kolben 4 und 5 gebil deten Kolbengruppe untergebracht, und seine Achse liegt in der Aehse 6 der Welle 18 und ist. parallel zu den Aehsen der Kolben 4 und 5.
Die Feder 3.5 muss in der l-ezeielmeterr S1 el- lung eine Kraft nach oben ausüben, die grösser ist. als die Summe der Kräfte der Federn 8, die auf die Büehse 15 naelr unten wirken.
Bei der Bauart naelr Fig.l. ist zwischen die Nabe 36 der Sclriefselreibe 13 und die Büchse<B>1,5</B> ein Axiallager 37 eingelegt. Dureli diese Anordnung des Lagers 3)7 und der<B>ge-</B> nannten Bemessung der Feder 35 wird er reicht, dass die Teile 15,<B>337</B> und 13 sieh stets miteinander rraelr oben oder unten verschie ben.
Der Kolben 34 nach Fig.l und 2 trägt einen grössern Kolben 39, der in einem Zy linder 40 grössern Durchmessers als der Kol ben 34 geführt ist. In dein Zylinder der Kolben 39 und 34 sind zwei Querbohrungen 41 und 42 vorgesehen, von denen die erste in den Druckraum 32, die letztere aber in den drucklosen Raum 38 führt. Abweichend voll dieser Anordnung können der Zylinder 40 und die Bohrungen 41 und 42 weggelassen werden, wobei dann ebenfalls der Kolben 39 in seiner obersten Stellung auf der Fläche 44 zum Aufliegen kommt.
Die Regulierung der Pumpe naelr Fig. 1 und 2 ist die folgende: Steigt der Druck für Druckraum 32, so steigt auch der Druck auf die Kolben 4 und 5 jeweils während des Aus stossens der Flüssigkeit durch die Druckven tile 30 und 31. Da die Sehiefseheibe 13 auf der Pumpenwelle 18 axial verschiebbar gela gert ist, wird daher die Feder 27 mehr zusam mengedrückt und der wirksame Hub wenig stens der Kolben 5 und damit die Förder senge vermindert.
Die Wirkung der Kolben 4 und 5 auf die Sehiefseheibe wird dabei unter stützt durch den nur entsprechend dem Durch messer des Kolbens 34 wirksamen hy drau- lisehen Druck auf den Kolben 39. Bei einem bestimmten Druck kommt der Kolben 39 auf der Fläche 44 zum Anliegen und begrenzt damit die Aufwärtsbewegung dieses Kolbens sowie des ganzen Systems der Taumelscheibe mit. der Sehiefseheibe und den Büelrsen 15 und 24.
Die Bohrungen 41 und 42 sollen dabei so angeordnet sein, dass in dem Moment, da die Aussenkante 45 am Rande der obern Stirn- Pliielie des Kolbens 39 die Bohrung 41 ab- sehliesst, die Kante 46 des Kolbens 34 die Bohrung 42 öffnet.
Damit wird der Raum 47 über dem Kolben 39 drucklos, und letzterer mit grossem Überdruck, der durch den nunmehr auf die grosse untere Stirnfläche des Kolbens 39 wirkenden Flüssigkeitsdruck be- sl inimt ist, rasch in die oberste Stellung, das heisst an die Fläche 44, geschoben.
Durch eine Anordnung der beiden Bohrungen 41 und 42 in einer höheren oder tieferen Lage kann die 1t.ellung des ganzen Systems, in welcher des- sen plötzliche Aufwärtsbewegung beginnt, zum voraus bestimmt werden, Fehlen der Zylinder 40 und die Öffnungen 41 und 42, so findet. eine plötzliche Umstel lung des Kolbenkörpers 34, 39 nicht. statt und die obere Fläche des Kolbens 39 kommt ledig lieh in der obersten Stellung an der Fläche 44 zum Anliegen, wie oben bereits erwähnt-.
Ist dabei die Auflage auf der Fläche 44 galt diehtenf, so verursacht der Kolben 34 keiner lei Leekverluste mehr.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird der Druck des Hilfskolbenkörpers 34, 39 über die Scheibe 14 auf den Teil 16 der Büchse 1:5 und von dort. über das Lager 37 zur Schief scheibe und über Lager 23 zur Verstellhülse '?4 geleitet, um im gleichen Sinne wie die Kolben 4 und 5 gegen die Feder 27 zu wirken.
Die Anordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach Fig. 1 nur dadurch, dass (lie Kraft des Hilfskolbenkörpers 34, 39, von dein nur der obere Teil gezeigt. ist, von der Büchse 15 aus nicht über zwei Axialkugellager 37 und 23, sondern direkt. über einen Kragen .i0 der Büchse 15 auf die Verstellbüchse 24 einwirkt. Dies erspart ein Lager 37 und er- @,-ibt eine Schonung des Axiallagers 23.
In Fig. 3 ist eine andere Anordnung von Hilfskolben gezeigt. Der Hilfskolben 51 ist seitlich ausserhalb der Förderkolbengruppe im i iehätise 1 eingebaut und wirkt mit seinem obern Ende 52 direkt auf die Büchse 15, von wo aus seine Kraft über das Lager 37 wie in Fis. 1 nach oben übertragen wird, oder über den Kragen 50, wie in Fig. 2 gezeigt; zur Zu leitung des Druckes vom Druckraum 32 zur l'nterseite des Kolbens 51 ist, der Kanal 54 vorgesehen.
Vorteilhaft wird zentralsymme trisch mit Bezug auf die Achse 6 der Pumpe ein zweiter, gleich grosser Kolben angeord net, so dass die Resultierende der Drücke bei der Kolben in der Pumpenmittellinie 6 liegt; es können aber auch drei oder mehr gleich mässig über den Umfang verteilte Hilfskolben vorgesehen sein. Bei der Bauart. der Hilfs kolben 51 nach Fig.3 soll die Büchse 24 in ihrer obersten Stellung mit ihrem obern Ende am Deckel 25 anliegen, so dass die Feder 27 nicht mehr weiter zusammengedrückt werden kann. Bei dieser Anordnung sind die Kolben 51 ständig unter dem gleichen Druck wie der Druckraum 32.
Statt, den Raum unter dem Kolben 51 mit dem Druckraum 32 zu verbinden, kann man erstern Raum mittels des gestrichelten Kanals 53 mit einem benachbarten Zylinderraum 2 verbinden. Auf diese Weise drückt der Hilfs kolben 51 nur während des Druckhubes des Kolbens 4 nach oben. Besonders vorteilhaft wird diese Art von Hilfskolben dann ange wendet, wenn die Pumpe kleine und grosse Kolben 4 -bzw. 5 (Fig.1) aufweist, also zum Beispiel drei kleine Kolben 4, wobei mit jedem der drei kleinen Zylinderräume 2 der Raum unterhalb je eines Hilfskolbens 51 verbunden wird; dabei wird am besten der Durchmesser des Hilfskolbens 51 so bemessen, dass die Summe der Druckflächen des kleinen Kolbens 4 und des zugehörigen Hilfskolbens 51 gleich der Fläche eines grossen Kolbens 5 ist.
Bezüg lich der auf die Feder 27 einwirkenden Drücke der Kolben und Hilfskolben arbeitet in die sem letzteren Fall diese Pumpe gleich wie eine Pumpe mit lauter gleichen, grossen Kolben. Bei einer solchen Anordnung ist eine Feder 68 vorgesehen, durch welche der Kolben 51 während des Saughubes des Kolbens 4 am Abheben von der Büchse 15 verhindert wird.
Man kann den seitlich zur Pumpenachse angeordneten Hilfskolben auch an einem Kol benkörper ähnlich dem Kolbenkörper 34, 39 der Fig. 1 und 2 vorsehen, um eine lilötzliehe Aufwärtsbewegung des Systems bzw. eine Um schaltung bei irgendeiner vorbestimmten Zwi schenstellung der Verstellbüchse 24 zu errei chen. Diese Anordnung ist. in Fig. 2 auf der linken Seite des Gehäuses angedeutet. Die Druekölzufuhr erfolgt dabei über den gestri- ehelten Kanal 69 vom Druckraum 32 aus.
Man kann diese plötzliche Aufwärtsbewe gung bei einer bestimmten Stellung der Ver- stellbüchse 24 auch in der \reise bewerkstelli gen, dass man zwei Hilfskolben 55 vorsieht, wie in Fig. 4 in etwas grösserem Massstab im Schnitt gezeigt ist. Jedem Hilfskolben wird Drucköl aus dem Druckraum 32 über einen Kanal 56 zugeführt, sobald der Kolben unter dein Druck der Feder 57 der Büchse 15 so weit gefolgt ist, dass sein unterer Rand den Kanal 56 öffnet.
Während bis zu dieser Stel lung der Raum unter dem Kolben über die Bohrungen 58, 59 und 60 eine Verbindung nach aussen hatte, also drucklos war, kommt von dieser Stellung an die Kante 62 des Kol bens über die obere Kante 63 der Ausneh- mung . im Gehäuse zu stehen, so dass diese Verbindung nach aussen abgeschnitten und der Kolben 55 unter dem gleichen Druck wie der Druckraum 32 zu stehen kommt.
Infolge dieser plötzlich auftretenden zusätzlichen Kraft der beiden Hilfskolben 55 wird die Büchse 24 unvermittelt in ihre oberste Lage @IediTickt. Es können Hilfskolben nach Fig. 4 allein oder auch neben solchen nach Fig.3 vorgesehen sein.
Wenn die Kolbenfedern 8 sich nicht auf die Büchse 15, sondern den Boden 65 des Ge häuses 1 stützen, wobei die Abstützteile 67 (Fig. 2) wegfallen, ändert sich im wesent lichen nichts an der Wirkungsweise der ge schilderten Einrichtung.
Das Axiallager 37 (Fig.1) kann wegge lassen sein und der Druck des Hilfskolbens 34 über die Kugeln des Lagers 21 und eine Hülse 66 auf die @Schiefscheibe 13 übertragen werden.
PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Steuerung einer Axial kolbenpmnpe mit variabler Fördermenge, die durch öffnungen in den Zylinderwänden mit- tels der Kolben gesteuert wird, wobei diese Kolben von einer Taumelseheibe konstanter Neigung angetrieben sind und die Taumel scheibe mit den Kolben zusammen in axialer Richtung verschiebbar und auf eine Feder ab gestützt ist, die bei zunehmendem, auf die Kolben wirkendem Arbeitsdruek stärker zu sammengedrückt wird und dadurch den wirksamen Arbeitshub wenigstens einiger Kolben vermindert, dadurch gekennzeich net, dass wenigstens ein Hilfskolben (34 bzw. 51 bzw.
55) vorgesehen ist, der im Pum pengehäuse (1) mit zu den Förderkolben (4 und 5) wenigstens annähernd paralleler Achse angeordnet und durch den Druck des Ar beitsmittels der Pumpe axial verschiebbar ist, wobei er unter der Belastung dieses Druckes in gleichem Sinne gegen die erwähnte Feder (27) wirkt wie die Förderkolben (4 und 5).