DE3119994A1

DE3119994A1 - Hydraulische axialkolben-verstellpumpe

Info

Publication number: DE3119994A1
Application number: DE19813119994
Authority: DE
Inventors: Mikhail Grigorievi&ccaron; Kabakov; Mikhail Julievi&ccaron; Lyandon; Sergei Fedorovi&ccaron; Moskva Shtelmakh; Boris Leonidovi&ccaron; Skvortsov
Original assignee: MO MASINOSTROITELNYJ Z IM KALI
Current assignee: MO MASINOSTROITELNYJ Z IM KALI
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1981-05-20
Publication date: 1982-03-11

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieh.* sich auf Hydraulikantriebe, insbesondere auf hydraulische Maschinen mit regelbarem tfördervoluinen, und kann in Maschinen verschiedener Zweckbestimmung, die über einen Hydraulikantrieb verfügen, beispielsweise in Baggern angewendet werden.

Bekannt sind hydraulische Axialkolben-Verstellpumpen, die ein Gehäuse enthalten, in dessen Innenraum eine Antriebswelle untergebracht ist, die mit einem unter einem »Vinkel zu ihr angeordneten umlaufenden Zylinderblock verbunden ist, wel-

s ich
eher/gegen den Gehäusedeckel über einen beweglichen Verteiler abstützt, dessen üaug- und Drucköffnungen mit entsprechenden Öffnungen im Gehäusedeckel in Verbindung stehen (siehe Uü- -Pat ent schrift Nr. 2967491, EL. 103-162, 1961-, UdäüS-üiheb ersehe in Nr. 568737, Kl. B¹ 04 B 1/12, 1977). Die Säugöffnung dieser Pumpen ist gegenüber dem Innenraura des Gehäuses isoliert, weshalb die Arbeitsflüssigkeit in den Zylinderblock beim Ansaugen nur aus einem Arbeitsflussi^keitsbehälter gelangt. Ja die Zuführungsleitung einen Widerstand gegen die Bewegung der Arbeitsflüssigkeit in ihr erzeugt, so kann bei hoher Drehzahl des Zylinderblocks eine unvollständige !fällung seiner Hohlräume und eine Ausscheidung von in der Flüssigkeit gelösten Gasen aus dieser erfolgen, was zu einer Druckpulsation der Arbeitsflussig&eit in der hydraulischen-Druckleitung der Pumpe führt. Diese Umstände "begrenzen die Drehzahl des Zylinder blocks und verschlechtern das Kavitationsverhalten der Pumpe.

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Bekannt sind hydraulische Pumpen mit unbeweglichem Verteiler, die zwei Saugöffnungen aufweisen, wobei jeder Hohlraum des Zylinderblocks je zwei Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers besitzt, die in verschiedenem Abstand von der Zylinderblockachse angebracht sind (siehe DS-Anmeldung Nr. 221^400» Kl. 59a 14, 1972). Die Bohrung kleineren Durchmessers wird bei der Drehung des Zylinderblocks über eine der »iaugöffnungen und die Kanäle im Verteiler mit dem Innenraum des Gehäuses in Verbindung gesetzt, während die Bohrung größeren Durchmessers mit der anderen Säugöffnung (HauptÖffnung) in Verbindung gebracht wird. Yvährend der Arbeit einer solchen Pumpe gelangt die Arbeitsflüssigkeit in den Zylinderblock nicht nur aus dem Behälter _j sondern auch aus dem Gehäuseinnenraum, wo sie sich infolge der Lecks durch die Spielräume zwischen den Einzelteilen der Pumpe ansammelt, was die Füllung der Hohlräume des Zylinderblocks verbessert und die Druckpulsation der Arbeitsflüssigkeit in der hydraulischen Druckleitung herabmindert » Bei dieser Ausführung wird jedoch die Konstruktion der Pumpe komplizierter, der Durchmesser der anliegenden Oberflächen des Zylinderblocks und des Verteilers vergrößert sich und als Folge davon nehmen die Gleitgeschwindigkeiten, der Verschleiß und die Leckströmung der Arbeitsflüssigkeit (über die zusätzlichen Bohrungen kleineren Durchmessers während der Zusammendrückung der Flüssigkeit im Hohlraum des Zylinderblocks) zu,

Ss sind hydraulische Verstellpumpen mit beweglichem Verteiler bekannt, bei denen die Saugöffnung fehlt (siehe US-PS Nr. 4198899, Kl. 91-505, 19Ö0; üJS-Anmeldung Hr.2642900, Kl.

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J?- 04 B 1/24, 1976). Das Ansaugen der Arbeitsflüssigkeit in die Hohlräume des Zylinderblocks geschieht bei diesen Pumpen unmittelbar aus deiu Gehäuseixinenrauin. Jedoch verschlechtert für eine selbstansäugende Pumpe eine derartige Ausführung die Ans&ugcedindungen (der dtrom der Arbeitsflussigkeit am Eintritt in den Zylinderblock wird wegen des HientVorhandenseins der Säugöffnung nicnt ausgebildet und wird der Einwirkung von quer zum Strom gerichteten Fliehkräften, die durch den umlaufenden Zylinderblock erzeugt werden, ausgesetzt).

Bekannt sind hydraulische Axialkolben-Verstellpumpen mit beweglichem Verteiler, bei denen die Länge der öffnung im Gehäusedeckel für die Zuführung der Arbeitsflüssigkeit soviel großer als die Län^e des Verteilers ist, daß in allen Lagen des Verteilers in bezug auf den Deckel bei der Verstellung die Säugöffnung mit dem Hohlraum des Gehäuses in Verbindung steht (siehe angenommene DE-Anmeldung Hr. 24015J1, Kl. 04 B 1/24, 1975). Hierdurch wird die Abführung der Arbeitsflüssigkeit aus dem Gehäuse sichergestellt und die füllung der Hohlräume des Zylinderblocks in der Periode verbessert, wo sich der Verteiler bei der Verstellung mit einer geringen Geschwindigkeit verschiebt oder die Verstellung nicnt vorgenommen wird und der Verteiler stillsteht.

Bei der während der Verstellung schnell erfolgenden Verschiebung des Verteilers zusammen mit dem Zylinderblock nimmt jedoch der Widerstand der im Gehäuseinnenraum befindlichen Arbeitsflüssigkeit gegen diese Verschiebung zu, was die Schnellwirkung bei der Verstellung herabsetzt (besonders bei hoher Viskosität der Arbeitsflüssigkeit). Der Druck der

Flüssigkeit steigt dabei vor dem Verteiler und sinktiiinter diesem ab. v.^:egen des entstehenden Unterdrucks verringert sich das Volumen der aus dem Bereich des Gehäuse innenr aumes hinter dem Verteiler abgesaugten Arbeitsflüssigkeit, trotzdem in diesem Bereich der Flächeninhalt der bei der Verschiebung des Verteilers freigegebenen öffnung für die Ärbeitsflüssigkeitszuführung zunimmt. Gleichzeitig verringert sich das Volumen der Flüssigkeit, die aus dem Bereich vor dem Verteiler abgesaugt wird, in welchem der Druck zwar steigt, der Flächeninhalt der öffnung aber, die bei der Verschiebung der Verteilers verschlossen wird, abnimmt und der bcroraungswiderstand gegen die Zuführung der Arbeitsflüssigkeit in die £>aug öffnung des Verteilers aus dem Gehäuse innenr aum größer tvird (eine Vergrößerung der Länge der öffnung würde zur Verminderung der Festigkeit des Deckels führen, der durch die pulsierende Belastung seitens des Verteilers verbogen wird), im Zusammenhang damit verschlechtert sich die Füllung der Hohlräume des Zylinderblocks, was zwar nur kurze Zeit andauert (bei der Verstellung), Jedoch bei hoher Drehzahl des Zylinderblocks zur Verstärkung der Druckpulsat ion der Arbeitsflüssigkeit in der hydraulischen Druckleitung oder zur Kavitation und Senkung der Lebensdauer der hydraulischen Pumpe führen kann. Die genannten Ursachen beschränken die Drehzahl des Zylinderblocks (Schnellaufigkeit) und/oder die Verschiebungsgeschwindigkeit des Verteilers (Schnellwirkung der hydraulischen Pumpe bei der Regelung, ihres Förderstroms )..

Zweck der Erfindung ist die Behebung der vorerwähnten Nachteile.

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JJie Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestellt in der Schaffung einer solchen hydraulischen Axialkolben-Verstellpumpe, bei der im Zustand des üelbstansaugens der Strömungswiderstand gegen die Zuführung der Arbeitsflüssigkeit aus dem Gehäuseinnenraum in die Saugöffnung des Verteilers von der Stellung desselben in bezug auf den Gehäusedeckel bei der Regelung des FÖrderstroias der hydraulischen Pumpe und von der Verschiebungsgeschwindi_t,keit des Verteilers nicht abhängt.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der hydrauliscnen Axialkolben-Verstellpumpe, die ein Gehäuse enthält, in dessen Innenraum eine Antriebswelle untergebracht ist, die mit einem unter einem Winkel au ihr angeordneten umlaufenden Zylinderblock verbunden ist, welcher sich gegen den Gehäusedeckel über einen beweglichen Verteiler mit einer Saugöffnung abstützt, die mit dem Gehäuse innenraum und mit einer im Gehäusedeckel vorgesehenen Öffnung für die Zuführung der Arbeitsflüssigkeit zum Zylinderblock in Verbindung steht, erfindungsgemäii die Saugöffnung des Verteilers mit dem Gehäuseinnenraum mittels Kanälen in Verbindung steht, die im Verteiler in der Verschiebungsrichtung desselben beiderseits bezüglich einer Ebene angebracht sind, welche zu dieser Verschiebungsrichtung senkrecht ist.

Die vorgeschlagene Erfindung gestattet es, die Schnelllauf igke it im Betrieb der hydraulischen Pumpe im Zustand des Selbstansaugens und die Schnellwirkung bei der Verstellung zu erhöhen.

Dies wird dadurch gewährleistet, daß der Strömungswider-

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stand der Kanäle im "Verteiler, die die Arbeitsflüssigkeit aus ....eier Zone des Gehäuseinnenraumes,vor dem; sich, bewegenden Verteiler (aus der Zone erhöhten.Drucks) in dessen uansoffηung zuführen, von der Lace desselben in bezug auf ei en Ge ha use-. deckel und von der Versciiiebungs^eschwindigkeit des Verteilers bei der Verstellung nicht abhängt. Hierbei wird zugleich die Druckdifferenz der Arbeitsflüssigkeit vor und xiinter dem sich verschiebenden Verteiler gesenkt, was auf die überstrom· -. _; inung der Flüssigkeit über die im Verteiler vor-u-jaoenen Kanäle aus der Zone erhöhten Drucks in die Zone erniedrigten Drucks der Arbeitsflüssigkeit (hinter.dem Verteiler) zurückzuführen ist. Dank diesem Umstand, .nimmt, der- widerstand der Arbeitsflüssi^keit bei der Erhöhung der Verscniebungsge- _; sohwindi_rgkeit des Verteilers während der Verstellung ab und wird der Prozeß der Füllung der Hohlräume des ZyIInderblocks verbessert, was die Dr uckpul sat ion der Arbeitsflüssigkeit bei der JSrhöhung der Schnellaufigkeit herabsetzt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Kavitation vermindert sowie: dadurch die vorstehend be ze i clone ten Nachteile der bekannten hydraulischen Pumpe beseitigt.

Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung eines

Ausführunjsbeispiels der Pumpe und aus den beigefügten Zeichnungen verständlich", ■ es zeigt

.fig.l einen Längsschnitt der hydraulischen Pumpe;

Figo 2 einen Querschnitt des Verteilers und der an diesem anliegenden Bauteile der hydraulischen Pumpe; Fig. 3 schematische Anordnung des Verteilers zwischen

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Führungen.

Die in Fig* 1-3 dargestellte hydraulische- Pumpe enthält ein Gehäuse 1, in dessen jjuienraum 2 eine Antriebswelle 3 untergebracht ist, die über eine Scheibe 4, Pleuelstangen !? und Lolben b ait einem unter einem V/inkel zur Antriebswelle 3 angeordneten Zylinderblock 7 in Verbindung steht, wel- ' cner sich über einen beweglichen Verteiler 8 gegen den Deckel 9 des Gehäuses 1 abstützt. In der Mitte des Verteilers 8 ist eine Bohrung IO vorhanden, in die der Bolzen 11 eines Kraftkolbens 12 Hineinragt. Der Verteiler 8 ist zwischen festen Führungen 13 und 14, die zur Längsachse des Kraftkolbens 12 parallel verlaufen, angeordnet und besitzt auf einer Seite in bezug auf diese Achse eine urucköffnung 15 und" auf der anderen oeite eine üaugöffnung 16. Jie aneinander anliegenden Oberflächen des Verteilers δ und des Deckels 9 sind krummlinig (zylindrisch oder sphärisch) ausgebildet» Im Deckel 9 sind eine Öffnung 17 für die Zuführung einer Arbeitsflüssigkeit aus einem Arbeitsflüssigkeitsbehälter zum Zylinderblock und eine Öffnung IS für die Abführung der Arbeitsflüssigkeit unter Druck in die hydraulische Druckleitung der Pumpe vorhanden. Die Länge der öffnungen 17 und 18 muß ausreichend sein zur iiberdeckung mit der jeweils zugehorigen^trffnungen 16 und 15 des Verteilers 8 in jeder beliebigen Lage desselben bei seiner Verschiebung auf dem Deckel 9 während der Verstellung. Die Öffnung 17 kann mit den Innenraum 2 des Gehäuses 1 in Verbindung stehen, wozu die Län^e der Öffnung 17 größer als die Länge des Verteilers β sein muß, sie kann auch von diesem Irinenraum 2 bei der Verstellung getrennt sein. Die.Säugöffnung 16

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des Verteilers ö steht mit de;-* lnnenraura. 2 des Gehäuses 1 mittels Kanälen V-) und 20 in Verbindung, j ie auf die AuUenflachen 21,22 des Verteilers b Hinausgehen und in Verschiebung sr i ent ung desselben beiderseits bezüglich einer iSbene angebracht sind, welche zu dieser Verschiebungsrichtung senkrecht ist.

iiei der Arbeit dar hydraul is dien Pumpe drehen sich zusammen mit der -.Velie, 3 und der cicneioe 4 die Pleuelstangen 5, die Kolben 6 und der geneigte Zylinderblock 7> wobei zwischen dem'letzteren und den Kolben 6 Bäume veränderlichen Volumens entstehen. Die maximale Größe des iiohlraumv υ lumens hängt von dem Hub des Kolbens 6 und dem Neigungswinkel des Zylinder blocks 7 in bezug, auf die Achse der l^elle 3 ab. .Dieser ;,inkel wird durch Verschiebung des Verteilers ο mittels des Bolzens 11 längs der !führungen 13 und 14 relativ zur kruranilinigen Oberfläche des Deckels 9 einstellt, um dessen iiiittelpunkt die Drehung des Verteilers b zusaniruen mit deia Zylinderblock y erfolgt.

Der Hauptteil der Arbeitsflussigkeit strömt in die Hohlräume des relativ zum Verteiler ö umlaufenden Zylinderblocks 7 aus dem Arbeitsflüssi^keitsbehälter über die Öffnung 17 im Deckel 9 und die Säugöffnung 16 des Verteilers 6 ein. Die Arbeitsfluss igke it gelangt unter Druck aus dem Hohlraum des Zylinderblocks 7 bei dessen weiterer Drehung und der durch den Kolben 6 ausgeführten Zusammendrücken^ der Flüssigkeit in die DrucfcÖffnung 15 des Verteilers ö und dann in die öffnung lö im .Deckel 9 zur Abführung der -ärbeitsflüssigkeit in die hydraulische Druckleitung der Pumpe. Die in den Hohlräumen des Zy-

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linderblocks '/ zusaramengedrückte ürbeitsflüssigkeit dringt durch die Spielräume zwischen den Bauteilen in den Innenraum. 2 des Gehäuses 1 ein. Infolge einer Druckdifferenz gelangt die Arbeitsflüssigkeit aus diesem Innenrauin. 2 über die Kanäle 19 und 20 des stillstehenden oder sich mit einer geringen Geschwindigkeit verschiebenden Verteilers 8 in dessen Säugöffnung 16 und wird darm zusammen mit der üb ar die Öffnung 1'/ im Deckel 9 ankommenden Arbeitsflüssigkeit in die Hohlräume des Zylinderblocks 7 angesaugt, wobei sie die Füllung der letzteren verbessert.

Bei einer während der Verstellung schnell erfolgenden Verschiebung des Verteilers ö und des -i/lind er blocks 7 steigt der i/cuck. der .Arbeitsflüssigkeit in der Zone des Innenrauaes 2 vor dem Verteiler 8 (beispielsweise zwischen seiner Außenfläche 21 und den Wänden des Gehäuses 1) an und sinkt in der Zone hinter dem Verteiler ü (zwischen seiner Außenfläche 22 und den Wänden des Gehäuses 1) ab. Die Kanäle I9 und 20 verbinden diese Zonen miteinander, und die Arbeitsflussigkeit kaui über diese Kanäle 19»20 aus der Zone des innenraumes 2 erhöhten Drucks in die Zone erniedrigten Drucks überströmen, indem sie die Druckdifferenz in diesen Zonen und den Widerstand der Arbeitsflüssigkeit gegen die Verschiebung des Verteilers 8 vermindert. Dadurch wird die Schnellwirkung der hydraulischen Pumpe bei der Verstellung erhöht. Da hierbei die Arbeitsflüssigkeit die Saugöffnung 16 des Verteilers 8 passiert, so verbessert die Verbindung dieser Öffnung 16 mit der Zone des Innenraumes 2 erhöhten Drucks über den Kanal 19 zugleich die Füllung der Hohlräume des Zylinderblocks (der

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Überschoß der -rbeitsflüssigkeit, die in die Hohlräume des Verteilers 8 nicht gelangt ist, strömt über den Kanal 20 in die Zone des Innenraums 2 erniedrigten Drucks über und verringert die .Druckdifferenz in diesen Zonen* wie dies vorstehend erwähnt wurde). Dadurch-, daß der jTläcnen inhalt der Kanäle 19 und 20 sowie ihr otröuiun^swiderstand. von der Lage des Verteilers 8 in bezug, auf den Deckel 9 bei der Verstellung nicht abhängen, so verbessert die Erhöhung der Verscniebungs^eschwindigkeit des Verteilers B den Prozeß der ^üllung der Hohlräume des Zylinderblock 7· Uie Länge der Öffnung im Deckel 17 kann verringert werden, was die Biegesteifigkeit des -ueckels 9 erhöht. .Jie Kanäle 19 und 20 befinden sich in dem am wenigsten belasteten Teil des "Verteilers ö, weshalb ihr Vorhandensein ία Verteiler a keinen wesentlichen i/influis auf seine festigkeit hat.

Somit verbessert das Vorhandensein der vorstehend beschriebenen Kanäle 19 und 20 im Verteiler 8 die !fällung der Hohlräume des Zylinderblocks 7» beseitigt die Ursachen, welche zum Auftreten der Kavitation und zur Verstärkung der Ωχ uckpul s at ion der Arbeitsflüssigkeit führen. Dies bietet die iaöglichkeit, die Drehzahl des Zylinder blocks 7 (Schnellauf igke it der hydraulischen Pumpe) zu steigern sowie die Verschiebungsgeschwindigkeit des "Verteilers 8 und somit die Schnellwirkung der hydraulischen Pumpe bei der Regelung, ihres 5'örderstroms zu erhöhen.

Claims

HYDRAULISCHE AXIALKOLBEN-VEfiST S

PATEHTANSPHÜCH

Hydraulische Axialkolben-Verstellpumpe, die ein Gehäuse enthält j in dessen Innenraum eine Antriebswelle untergebracht ist, die mit einem unter einem '»'/inkel zu ihr angeordneten umlaufenden Zylinderblock verbunden ist, welcher sich gegen den Gehäusedeckel über einen beweglichen Verteiler mit einer Saugöffnung abstützt, die mit dem Gehause-innenraum und mit einer im Gehäusedeckel vorgesehenen öffnung für die Zuführung der Arbeitsflüssigkeit zum Zylinderblock in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Säugöffnung des Verteilers /Ö/ mit dem Innenraum /2/ des Gehäuses /1/ mittels Kanälen /19/ und /20/ in Verbindung steht, die im Verteiler /8/ in der Verschiebungsrichtung desselben beiderseits bezüglich einer iibene angebracht sind,, welche zu dieser Verschiebungsrichtung senkrecht ist«,