DE2412719A1 - Kolben fuer hydraulische kolbenpumpen - Google Patents

Description

• Gegenstand: Kolben für hydraulische Kolbenpumpen Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für hydraulische Kolbenpumpen mit einer zylindrischen, axial verlaufenden, zur druckraumseitigen Stirnfläche des Kolbens hin offenen und außerhalb der einen Teil des Kolbens umgebenden Zylinderbohrung mit einem Niederdruckraum verbundenen Bohrung, in welcher ein Dämpfungskolben gleitbar und im wesentlichen abgedichtet zwischen zwei Anschlägen bewegbar ist, wobei auch der Niederdruckraum mit Druckmittel gefüllt ist.
• Ein derartiger Kolben ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 012 538 bekannt geworden. Der dort beschriebene Kolben besaß eine innerhalb der Bohrung angeordnete Druckfeder, welche den Dämpfungskolben mit Vorspannung gegen seinen druckraumseitigen Anschlag drückte. Die Vorspannung war so hoch gewählt, daß während des normalen Arbeitsdruckes insbesondere bei der Anwendung fur Hydromotore der Dämpfungskolben fest am Anschlag anlag. Erst beim Auftreten von Spitzendrücken z. B. in der Nähe der Umsteuerpunkte sollte sich der Dämpfungskolben bewegen und sich ännlich einem Federspeicher verhalten. Obwohl diese Kolben für den beschriebenen Anwendungsfall unter anderem auch eine Geräuschdämpfung bewirken, gibt es bei schnellaufenden Kolbenpumpen noch andere Ursachen für eine Geräuschbildung. Insbesondere bei Kolbenpumpen mit schlechter Füllung, wie sie z. B. bei Ansaugregelungen auftreten können, entstehen Geräusche durch steile Durckanstiege, die dann auftreten, wenn ein Kolben nach Überfahren eines Totpunktes erst mit bereits beträchtlicher 6escnwindigkeit auf eine Druckmittelsaule trifft. Es ist klar, daß mit stark vorgespannten Federn belastete Dämpfungskolben nier keine Abhilfe schaffen können, da der Druckanstieg mindestens bis zu einer der Vorspannung entsprechenden'Höhe mit der gleichen Steilheit erfolgen würde.
• Es ist dauer Aufgabe der Erfindung, einen Kolben der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß bei schnellaufenden Kolbenpumpen die während des Druckhubes insbesondere bei mangelhafter Füllung auftretenden Druckanstiege flacher Verlaufen und die entstehenden Geräusche geringer werden. Dies soll auf einfache und billige Weise sowie ohne Aufwand und großen Raumbedarf erfolgen.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das sich in der Bohrung befindende Druckmittel bei einer Einwärtsbewegung des Dämpfungskolbens aus der Bohrung in den Niederdruckraum verdrängt wird, wobei der Dämpfungskolben im Zusammenwirken mit einem Überströmkanal zwischen Bohrung und Niederdruckraum so ausgebildet ist, daß bei Annäherung des Dämpfungskolbens an den niederdruckseitigen Anschlag die Verdrängung des Druckmittels in Art einer Endlagendämpfung mit zunehmender Drosselung erfolgt. Eine besonders einfache, insbesondere für stirnseitige angetriebene Kolben zweckmäßige Ausführung ergibt sich dann, wenn die Bohrung als Sackbohrung ausgebildet ist und in einem axialen Abstand von ihrem Boden einen Überströmkanal in Form einer Querbohrung besitzt, wobei das dem Druckraum abgewandte Ende des Dämpfungskolbens mit einer Fase versehen ist. Natürlich sind auch andere Ausführungen denkbar, wobei die bei Endlagendämpfungen von Zylindern bekannten Prinzipien Verwendung finden können. Es ist eine Frage der Auslegung, ob sich der Dämpfungskolben während des Betriebes allein aufgrund der entstehenden Drücke und Massenkräfte bewegt, oder ob eine vergleichsweise schwache Feder ihn in Richtung auf seinen druckraumseitigen Anschlag belastet.
• Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Kolben in schematischer Darstellung an seinem unteren Totpunkt am Ende des Ansaughubes.
• Figur 2 zeigt einen Kolben an seinem oben Totpunkt am Ende des Druckhubes.
• In einem Zylinder 1 eines nicht näher dargestellten Pumpengehäuser ist ein Kolben 2 gleitbar und im wesentlichen dichtend angeordnet. Der Kolben 2 begrenzt innerhalb des Zylinders 1 einen Druckraum 3 veränderlicher Größe. Während des saughubes wird in diesen Druckraum 3 über ein Saugventil 4 Druckmittel angesaugt und während des wirksamen Druckhubes über ein Auslaßventil 5 in ein Hydrauliksystem gefördert. Innerhalb des Kolbens 2 befindet sich eine Zylinderbohrung 6, welche als Sackbohrung ausgeführt ist. In der Zylinderbohrung 6 ist gleitbar und dichtend ein Dämpfungskolben 7 angeordnet. Ein Herausgleiten des Dämpfungskolbens 7 aus der Zylinderbohrung 6 wird durch einen in Form eines Spannstiftes oder dergleichen ausgeführten Anschlag 8 in der Nähe der druckraumseitigen Stirnfläche 9 verhindert. Als zweiter Anschlag dient der Boden 10 der Zylinderbohrung G. In einem gewissen axialen Abstand vom Boden 10 und außerhalb des Zylinders 1 ist im Kolben 2 ein radial gerichteter Uberstrjmkanal 11 angebracht, der zur Verbindung der Zylinderbohrung 6 mit einem außerhalb liegenden, mit Druckmittel gefüllten Niederdruckraum 12 dient. Das dem Boden 10 zugewandte Ende des Dämpfungskolbens 7 ist mit einer Fase 13 versehen. Auf den Antriebsmechanismusfür den Kolben 2 braucht hier nicht eingegangen werden, daß er für die Betrachtung der durch die Erfindung bewirkten Funktion keine Rolle spielt.
• Zur Verdeutlichung der Funktion sei angenommen, daß der Kolben 2 sich gemäß Figur 1 an seinem unteren Totpunkt befinde, der Druckraum 3 mangelhaft gefüllt sei und der Dämpfungskolben 7 am Anschlag 8 anliege. Beim nachfolgenden Druckhub wird der Kolben 2 sich in den Zylinder 1 hinein bewegen oder, auf die Darstellung bezogen, eine Aufwärtsbewegung ausführen. Aufgrund seiner Massenträgheit wird der Dämpfungskolben 7 die Tendenz haben, seine Lage zu behalten und sich damit relativ zum Kolben 2 zu bewegen. Die Tendenz zur Relativbewegung wird verstärkt, wenn die aufgrund der mangelhaften Füllung ursprünglich vorhandenen Hohlräume im Druckraum 3 verschwunden sind und der wirksame Druckhub beginnt. Da dieser Vorgang erst ein bestimmtes Maß nach dem unteren Totpunkt stattfindet, trifft der Kolben 2 mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf die nunmehr starre Druckmittelsäule. Während bei herkömmlichen Kolben dabei zwangsläufig Verdichtungsstöße auftreten, wird dies nun durch ein Ausweichen des Dämpfungskolbens 7 vermieden. Der Dämpfungskolben 7 bewegt sich schon bei sehr geringen Druckanstiegen und verdrängt dabei Druckmittel aus der Zylinderbohrung 6 über den Uberströmkanal 11 in den Niederdruckraum 12. Sobald die Fase 13 in den Bereich des Überströmkanals 11 kommt, findet eine zunehmende Drosselung des Druckmittelstromes statt. Diese Drosselung in Art einer Endlagendämpfung fällt mehr oder weniger zeitlich mit dem Druckanstieg im Druckraum 3 zusammen und ist daher geeignet, die Steilheit des Druckanstieges zu verringern. Da der überströmkanal 11 um ein gewisses Maß vom Boden 10 entfernt angebracht ist, findet ein mechanischer Kontakt zwischen Boden 10 und Dämpfungskolben 7 normalerweise nicht statt, so daß von dieser Seite keine unerwünschten Geräusche entstehen können. Am oberen Totpunkt könnte sich der Dämpfungskolben 7 etwa in jener in Figur 2 dargestellten Lage befinden. Beim nachfolgenden Saughub wird sich der Dämpfungskolben 7 wieder aufgrund seiner Massenträgheit und des entstehenden Unterdruckes relativ zum Kolben 2 in Richtung auf den Anschlag 8 bewegen.
• Nach dem öffnen des Uberströmkanals wird Druckmittel in die Bohrung 6 nachgesaugt, so daß beim nachfolgenden Druckhub eine erneute Dämpfung stattfinden kann.
• Es ist klar, daß insbesondere bei langsameren oder mittleren Geschwindigkeiten der Einbau einer schwachen Feder 14 zwischen Dämpfungskolben 7 und Boden 10 günstig sein kann. Weiterhin ddrfte es klar sein, daß der druckraumseitige Anschlag 8 durch eine andere Ausführung ersetzt werden kann. Anstelle der Fase 13 bzw. des Uberströmkanals 11 können auch andere Arten von Endlagendämpfungen angewendet werden, wobei auch einseitige hohlgebohrte Dämpfungskolben, in die Drosselkörper eintauchen, oder gestufte Dämpfungskolben denkbar sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. - Kolben für hydraulische Kolbenpumpen mit einer zylindrischen, axial verlaufenden, zur druckraumseitigen Stirnfläche des Kolbens hin offenen und außerhalb der einen Teil des- Kolbens umgebenden Zylinderbohrung mit einem Niederdruckraum verbundenen Bohrung, in welcher ein Dämpfungskolben gleitbar und im wesentlichen abgedichtet zwischen zwei Anschlägen bewegbar ist, wobei auch der Niederdruckraum mit Druckmittel gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das sich in der Bohrung (6) befindende Druckmittel bei einer Einwärtsbewegung des Dämpfungskolbens (7) aus der Bohrung (6) in den Niederdruckraum (12) verdrängt wird, wobei der Dämpfungskolben (7) im Zusammenwirken mit einem Uberströmkanal (11) zwischen Bohrung (6) und Niederdruckraum (12) so ausgebildet ist, daß bei Annäherung des Dämpfungskolbens (7) an den niederdruckseitigen Anschlag (Boden 10) die Verdrängung des Druckmittels in Art einer Endlagendämpfung mit zunehmender Drosselung erfolgt.

2. - Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6) als Sackbohrung ausgebildet ist und in einem axialen Abstand von ihrem Boden (10) einen Uberstromkanal (11) in Form einer Querbohrung besitzt, wobei das dem Druckraum (3) abgewandte Ende des Dämpfungskolbens (7) mit einer Fase (13) versehen ist.

3. - Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwiscnen Dämpfungskolben (7) und Kolben (2) eine schwache Feder (14) wirkt, welche den Dämpfungskolben (7) in Richtung auf den druckraumseiti(Jen Anschlag (d) bel;lstct.