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Axialkolbenpumpe mit ebenem Steuerspiegel Die Erfindung betrifft eine
Axialkolbenpumpe, bei der in axialen Bohrungen einer umlaufenden, auf einer durchgehenden
festen Achse gelagerten Trommel bewegliche Kolben mit einer stillstehenden, um eine
zur Trommelachse senkrechte Achse schwenkbaren Schrägscheibe an der einen Trommelseite
zusammenwirken und die andere Trommelseite an einem ebenen Steuerspiegel anliegt,
der die an dieser Seite ausmündenden Bohrungen bei der Drehung der Trommel, die
über einen an ihr angebrachten Zahnkranz und ein Ritzel angetrieben wird, abwechselnd
mit einer Saug- und Druckleitung in Verbindung setzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pumpe so auszugestalten,
daß die Trommel durch die auf sie wirkenden Kräfte mit ihrer ebenen Seitenfläche
an den ebenen Steuerspiegel mit einer möglichst gleichmäßigen Flächenpressung angedrückt
wird.
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Bei einer bekannten Axialkolbenpumpe der vorstehend erläuterten Bauart
ist diese Aufgabe nicht befriedigend gelöst. Dort ist die Trommel mit zwei im Abstand
voneinander angeordneten übereinstimmenden Wälzlagern auf der stillstehenden Achse
gelagert. Diese Achse wird aber auf Biegung durch den Zahndruck beansprucht, den
das Ritzel seitlich auf die Trommel ausübt. Biegt sich aber die durchgehende feste
Achse unter diesem seitlichen Druck und stellt sie sich daher zum Steuerspiegel
schräg, dann besteht die Gefahr, daß die beiden Wälzlager die Trommel dazu zwingen,
an dieser Schrägstellung teilzunehmen. Das würde eine gleichmäßige Anlage der Trommel
an den ebenen Steuerspiegel beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß ist dieser Mangel dadurch vermieden, daß für die Lagerung
der Trommel lediglich ein der Schrägscheibe benachbartes und vom Steuerspiegel wesentlich
weiter entferntes Lager vorgesehen ist und der Zahnkranz dem Steuerspiegel dicht
benachbart ist und das Antriebsritzel der mit der Druckleitung kommunizierenden
Steueröffnung des Steuerspiegels in Durchmesserrichtung gegenüberliegt.
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In den Grenzen des geringen Spiels des einzigen Lagers kann die Trommel
um die Mitte dieses Lagers kippen. Dadurch ist erreicht, daß sie auch dann in dichtender
Anlage an dem Steuerspiegel bleiben kann, wenn sich die durchgehende feste Achse
biegen und infolgedessen zum Steuerspiegel schräg stellen sollte. Damit ist eine
Voraussetzung für die Lösung der Erfindungsaufgabe erfüllt. Eine weitere Voraussetzung
für die Lösung dieser Aufgabe ist es, daß die Flächenpressung zwischen dem Steuerspiegel
und der ebenen Trommelseite möglichst gleichmäßig ist. Das ist aber durch die Anordnung
des Zahnkranzes dicht neben dem Steuerspiegel und durch die Lage des Antriebsritzels
in Durchmesserrichtung gegenüber der unter Druck stehenden Steueröffnung des Steuerspiegels
erreicht.
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Bei einer Axialkolbenpumpe, die sich von der hier behandelten Gattung
dadurch unterscheidet, daß der Steuerspiegel nicht eben, sondern gewölbt ist, ist
es bereits bekannt, für die Lagerung der Trommel auf der durchgehenden festen Achse
lediglich ein der Schrägscheibe benachbartes und vom Steuerspiegel wesentlich weiter
entferntes Lager vorzusehen. Dort erfolgt indessen der Antrieb der Trommel durch
eine in der Schrägscheibe gelagerte Welle, die durch Pleuelstangen mit den Kolben
gekuppelt ist. Demgegenüber bietet der Gegenstand der Erfindung den Vorteil der
ebenen Gestalt des Steuerspiegels und der dadurch bedingten Verbilligung der Feinbearbeitung
des Steuerspiegels und der an diesem anliegenden Fläche der Trommel.
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Bei der erwähnten Axialkolbenpumpe, die zwar einen ebenen Steuerspiegel,
aber zwei übereinstimmende Wälzlager zur Lagerung der Trommel aufweist, ist der
an der Trommel vorgesehene Zahnkranz ungefähr gleich weit von den beiden Stirnflächen
der Trommel entfernt angeordnet. Der Zahndruck wird von den beiden Wälzlagern aufgenommen
und übt kein Kippmoment auf die Trommel aus, wie es beim Gegenstand der Erfindung
der Fall ist.
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Vorzugsweise ist auf der durchgehenden festen Achse ein zusätzliches
Hilfslager mit erhöhtem Lagerspiel
dem Steuerspiegel benachbart
angeordnet. Dieses hat nur den Zweck, etwa auftretende Vibrationen der Trommel zu
vermeiden.
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Nachfolgend wird ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Axialkolbenpumpe im Längsschnitt
und F i g. 2 den Schnitt 11-I1 der F i g. 1.
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Eine zylindrische Trommel l ist auf einer durch sie hindurchgehenden
festen Achse 40 drehbar gelagert, die starr in dem den Zylinder umgebenden
Gehäuse 2 befestigt ist. Dieses Gehäuse besteht aus einer Platte und einer aufgesetzten
Haube. Auf ihrer Innenseite hat die Platte eine die feste Achse 40 umgebende
erhabene ebene Fläche, die den Steuerspiegel 43 bildet. An diesem ebenen
Steuerspiegel liegt die Trommel l mit einer ebenen Seitenfläche an. Die Trommel
wird über einen an ihr angebrachten Zahnkranz 6 und ein Ritzel
5 angetrieben, dessen Welle 4
im Gehäuse gelagert ist. Der Zahnkranz
6 ist der Ebene des Steuerspiegels 43 dicht benachbart.
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Die Trommel hat einen Kranz axialer Zylinderbohrungen 13, die
zur Verminderung der Reibung mit Büchsen 14 ausgekleidet sind, die beispielsweise
aus Silber bestehen können. In jeder Büchse 14 ist ein Kolben 12 verschiebbar,
der einen aus der rechten Stirnfläche der Trommel 1 herausragenden kugelförmigen
Kopf 16 hat. Das Hubvolumen eines jeden Kolbens 12 ist veränderlich.
Es wird durch die Einstellung einer Schrägscheibe 15 bestimmt, die ringförmig die
durchgehende Achse 40 umgibt und im Gehäuse 2 um eine Querachse schwenkbar
und daher geneigt einstellbar gelagert ist. Diese Querachse verläuft gleichachsig
zu einem an der Schrägscheibe 15 sitzenden Zapfen 20, der in einer inneren Gehäusewand
gelagert ist und Keilnuten 47 aufweist, die der Befestigung eines Stellhebels
46 dienen. Dieser ragt durch eine Öffnung aus dem Gehäuse heraus und dient der Einstellung
der Neigung der Schrägscheibe 15. Wie F i g. 2 zeigt, hat die Schrägscheibe
eine sich in Durchmesserrichtung erstreckende Rippe mit einer konvexen zylindrischen
Fläche 39, die sich an einer entsprechenden konkaven zylindrischen Fläche eines
Teiles 38 des Gehäuses 2 abstützt. Die Achse der zylindrischen Fläche
39 fällt mit der Achse des Zapfens 20, 47 zusammen.
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Der Kugelkopf 16 eines jeden Kolbens 12 greift in eine
Lagerpfanne eines Gleitstücks 17, das gleitend an der ebenen Fläche 54 der Schrägscheibe
15 anliegt.
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Die mit dem Steuerspiegel 43 versehene, den linken Teil des
Gehäuses 2 bildende Platte hat eine Gewindebohrung, die dem Anschluß der Druckleitung
dient und mit einer im Steuerspiegel 43 vorgesehenen Steueröffnung 45 kommuniziert.
Ferner hat diese Platte eine zweite Gewindebohrung, die zum Anschluß der Saugleitung
dient und mit einer ebenfalls im Steuerspiegel 43 mündenden Steueröffnung 44 kommuniziert.
Der Boden jeder Zylinderbohrung 13 hat eine in der linken ebenen Seitenfläche der
Trommel 1 mündende Öffnung, die beim Umlauf der Trommel 1 abwechselnd die
Steuermündungen 44 und 45 überfährt und dabei jeweils so lange mit der Mündung 45
in Verbindung steht, wie sich der betreffende Kolben 12 nach links bewegt, aber
mit der Mündung 44 in Verbindung steht, während sich der betreffende Kolben
nach rechts bewegt. Um nun zu erreichen, daß die Trommel 1 mit möglichst
gleichmäßiger abdichtender Flächenpressung am Steuerspiegel 43 anliegt, sind folgende
Maßnahmen getroffen: Erstens ist die Trommel lediglich mit einem der Schrägscheibe
15 zugekehrten Lager 41 auf der Achse 40 gelagert. Es kann sich dabei
um ein Nadellager handeln. Zusätzlich ist ein Hilfslager 42 vorgesehen, das
dem Steuerspiegel 43 der Pumpe benachbart ist und ein viel größeres Spiel als das
Lager 41 hat. Es dient dazu, Vibrationen der Trommel 1 zu verhindern.
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Zweitens ist das Ritzel 5 der Steueröffnung 45 in Durchmesserrichtung
gegenüber angeordnet. Das bedeutet, daß das Ritzel5 auf derselben Seite der Achse
40 liegt wie die mit der Saugleitung verbundene Steueröffnung 44 des
Steuerspiegels 43.
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Die Wirkung dieser Maßnahmen läßt sich folgendermaßen erklären: Mit
der Steueröffnung 45 stehen jeweils mehrere Zylinderbohrungen 13 in Verbindung,
auf deren Bodenfläche daher der Förderdruck nach links gerichtete Kräfte ausübt,
deren Resultierende oberhalb der Achse 40 liegt. Es sei ferner angenommen, daß in
der mit der Saugleitung in Verbindung stehenden Steueröffnung 44 kein Überdruck
herrscht und das geförderte Medium daher unterhalb der Achse 40 auf die Trommel
keine resultierende Kraft ausübt, welche die Trommel 1 an den Steuerspiegel andrückt.
Die durch den Flüssigkeitsdruck bedingte Flächenpressung, mit der die Trommel
1 am Steuerspiegel 43 anliegt, nimmt daher mit Bezug auf die Zeichnung von
oben nach unten ab.
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Nun erzeugt aber der von der Antriebsverzahnung auf die Trommel l
ausgeübte Zahndruck, der mit Bezug auf F i g. 1 aufwärts gerichtet ist, ein Drehmoment,
das die Trommel 1 mit Bezug auf F i g. 1 um die Mitte des Lagers 41 zu verschwenken
sucht. Dieses Drehmoment sucht die Trommel l um die untere Kante des Steuerspiegels
43 zu kippen und verringert daher die Flächenpressung im oberen Bereich des Steuerspiegels
43, was zur Folge hat, daß die Flächenpressung im unteren Bereich des Steuerspiegels
43 erhöht wird und somit insgesamt gleichmäßiger über den Steuerspiegel verteilt
ist, als es ohne das vom Zahndruck bewirkte Drehmoment der Fall wäre.