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Verfahren zur Förderung einer stufenlos regelbaren Menge einer Flüssigkeit
und Fördereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Förderung einer stufenlos regelbaren Menge eines flüssigen Mediums
und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, vorzugsweise zum Betrieb
von Vorschubeinrichtungen an Werkzeugmaschinen. Sie ist unabhängig von der Beschaffenheit
und der Temperatur des Mediums, vorzugsweise Ü1. Das neue Pumpenaggregat erlaubt
es, entgegen anderen bekanten ähnlichen Einrichtungen, gegen einett regelseitigen
Druck zu arbeiten, der höher, gleich oder tiefer liegt als der Druck des Betriebsmediums.
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Die eigentliche Fördereinrichtung, von der mindestens eine um einen
rotierenden Steuerkolben angeordnet ist, stellt eine hydratrfisch betriebene Einrichtung
dar, die während des Betriebes ihre Funktion ständig wechselt. Es ist zu unterscheiden
zwischen dem ganzen Aggregat, d. h. der Fördereinrichtung, und zwischen den in dieser
enthaltenen eigentlichen Förderei'nheittn, welche aus je zwei in
hintereinanderliegenden
Zylindern angeordneten Kölbchen bestehen, die durch ein Zwischenstück miteinander
in Verbindung stehen. Die Fördereinrichtung kann ebensogut seine einzige eigentliche
Fördereinheit wie eine Mehrzahl solcher parallel geschalteter, konzentrisch um den
Steuerkolben angeordneter Einheiten aufweisen. Beim Hingang ist die eine Seite der
Fördereinheit Motor, die adere Pumpe, beim Hergang umgekehrt. Die Än4esung der Fördermenge
erfolgt durch Ändern des Hubs der Kolben in einfacher Weise durch mechanisches Einschieben
von Stiften in den Zylinder. Das zur Betätigung der Fördereinheit nötige Betriebsmittel
liefert eine als bekannt angesehene Pumpe, die vor oder hinter dem Pumpenaggregat
oder getrennt von ihm aufgestellt oder, wie im gezeigten Fall, in den Steuerkolben
eingebaut seift kann.
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In der Zeichnung ist, das erfindungsgemäße Pumpenaggregat in einer
beispielsweisen Ausführungsform, an Hand welcher das erfindungsgemäße Verfahren
beschrieben wird, schematisch veranschaulicht.
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Fig. i stellt einen Längsschnitt durch das Aggregat in der Ausgangsstellung
dar, Fig.2 einen Längsschnitt durch das Aggregat nach . der Linie LI der. Fig. 3,
nach Drehung des_ Steuerkolbens um i8o° und Fig: 3 einen Schnitt nach der Linie
II-II der Fig. i ; Fig. 4 und 5 zeigen je einen Teillängsschnitt durch eine abgeänderte
Ausführung.
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Das Pumpenaggregat besteht aus drei Hauptteilen, dem Steuerkolben
mit Antriebswelle A, dem Zylindergehäuse B mit der Fördereinrichtung und der Regeleinrichtung
C. Der Steuerkolben i rotiert und erhält seihen Antrieb von einem nicht dargestellten
Motor. Eine besondere Pumpe liefert das zum Betrieb der hydraulischen Fördereinrichtung
benötigte gesamte Betriebsmittel. Der Steuerkolben i hat zwei Bohrungen 6, 7, die
mit dien Druckraum 4 in Verbindung stehen. Das Betriebsmittel wird in .den Raum
4 gedrückt, von wo es durch Kanal 5 den Verbrauchern zugeführt wird. In dem dargestellten
Beispiel, wo die besondere Pumpe 2 in den Steuerkolben i eingebaut ist, erhält diese
das Betriebsmittel aus der Leitung 38 durch Schlitze 3 im Steuerkolben i, von wo
es in den Raum 4 gedrückt wird. Die hydraulische Fördereinrichtung besteht aus den
Kolben 22, 24, welche in den Zylinderbohrungen io, 17 geführt sind und. durch die
Kolbenstange 23 mit den auf sie wirkenden Kräften während des Betriebes zusammengehalten
werden, wobei das Handrad 3 1 mit dem Bolzen 30 und dem Anschlag 34 die Hublänge
der Kolben 22, 24 begrenzt.
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Zur Verbesserung des vol. Wirkungsgrades des Aggregates ist es vorteilhaft,
mit gleichem Druck auf der Anti#iebsseite wie auf der Abdrückseite zu arbeiten;
was mittels des Kolbens 32 geschehen kann. Der Kolben 32 übt eine Drosselwirkung
in bezwg auf den Abflußquerschnitt der Kanäle 5 bzw. 21 aus, d. h. im vorliegenden
Fall hat der Kolben 32 die Aufgabe, den Förderdruck der hydraulischen Einrichtung
konstant auf dem Druckniveau des Betriebsmittels zu halten. In der in der Fig. i
dargestellten Lage des Kolbens 32 drosselt dieser den Durchflußquerschnitt der Leitung
33 itwas ab. Stellt sich aus irgendeinem Grunde in Leitung 21 ein höherer Druck
ein wie in Leitung 5, so bewirkt die Druckdifferenz eine Verschiebung des Kolbens
nach links, wodurch die Drosselwirkung auf den Abfluß nach Leitung 33 verringert
wird, der Druck in der Leitung 21 fällt entsprechend ab. Gleichzeitig erfährt der
Abfluß der Leitung 5 eine etwas stärkere Drosselung, was einen Anstieg des Druckes
in derselben bewirkt. Der Kolben 32 wird somit in eine Gleichge@vic'htslage geführt,
so daß auf beiden Seiten gleiche Druckverhältnisse vorhanden sind.
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In der in Fig. i gezeichneten Stellung des Steuerkolbens i wird durch
Bohrungen 6, 8 und 9 Betriebsmittel auf die rechte Seite der Zylinderbohrung io
geführt. Die linke Seite der Zylinderbohrung io steht durch Bohrung i i, Kanal 12,
Ringkanal 13
und Bohrung 14 mit einem Abfluß in Verbindung. Durch Bohrungen
6, 1,5 und 16 wird Betriebsmittel auf die rechte Seite der Zylinderbohrung 17 geführt.
Die linke Seite der Zylinderbohrung 17 steht durch Bohrung 18, Kanal 19,
Ringkanal 20 mit der Leitung 21 in Verbindung, die das Betriebsmittel dem Verbraucher
zuführt, der mit genau dosierter, stufenlos regelbarer Flüssigkeitsmenge versorgt
werden soll. Die Kölbchen 22, 24 wandern nach links, das auf der linken Seite des
Kölbchens 24 in der Zylinderbohrung befindliche Betriebsmittel wird dadurch zum
Verbraucher abgedrückt. Die Kanäle 14, 5 und 21 haben für die Funktion der Fördereinrichtung
folgende Bedeutung: Kanal 14, der wechselweise mit dem inneren Ende der beiden Zylinder
der Fördereinheit verbunden wird, führt zum Abfluß. Die Innenseite des jeweils mit
dem Kanal 14 verbundenen Zylinders ist somit jeweils entlastet. Kanal 5 führt das
von der Schraubenpumpe gelieferte Drucköl zu allen Verbrauchsstellen, wo es nicht
auf eine ganz genau gleichbleibende Vorschubgeschwindigkeit ankommt, z. B. für einen
Rücklauf auf einer Werkzeugmaschine. Kanal 21 führt das von der eigentlichen Fördereinrichtung
mengenmäßig genau dosierte Drucköl, dessen Druck höher, gleich oder kleiner als
derjenige des Betriebsmittels eingestellt werden kann, an diejenigen Verbrauchsstellen,
wo es auf eine genau konstante Olzufuhr ankommt, z. B. Vorschubantrieb für eine
Werkzeugmaschine (Arbeitshub).
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Nach Drehung des Steuerkolbens i um iSo° erfolgt die Umkehrung des
Vorganges. Durch Bohrungen 7, 25 und 18 wird der linken Seite der Zylinderbohrung
17 Betriebsmittel zugeführt. Die rechte Seite der Zylinderbohrung 17 steht durch
Bährung 16, Kanal 26, Ringkanal 13 und Bohrung 14 mit dem Abfluß in Verbindung.
Durch Bohrungen 7, 26' und i i wird Betriebsmittel auf die linke Seite der Zylinderbohrung
io geführt. Die rechte Seite der Zylinderbohrung io steht durch Bohrung 9, Kanal
27, Ringkanal 28, Bohrung 29 mit der Leitung 2 1 in Verbindung, die das Betriebsmittel
dem Verbrauchen
der dosierten Flüssigkeitsmenge zuführt. Die Kölbchen
22, 24 wandern nach rechts; das auf der rechten Seite der Zylinderbdhrung io befindliche
Betriebsmittel wird zum Verbraucher abgedrückt.
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Die Regelung der Fördermenge geschieht durch Verschieben der Bolzen
30 mittels Handrad 31. Dies kann ebenfalls mechanisch oder hydraulisch geschehen.
Um bei der von der Fördereinrichtung gelieferten Druckflüssigkeit gleichen Druck
wie beim Betriebsmittel zu erhalten, kann die von der Fördereinrichtung geförderte
Druckflüssigkeit beispielsweise aus der Leitung 21 auf die rechte Seite eines Regelkolbens
32 gebracht werden. Die Leitung 33 ist dann der Abfluß zum Verbraucher. Die linke
Seite des Regelkolbens 32 steht mit dem Druckraum 4 des Betriebsmittels in Verbindung.
35 und 36 sind Absc'hlußdeckel.
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Was die Förderung betrifft, so kann eine solche ohne weiteres auch
dann stattfinden, wenn in den Kanälen 5 und 21 gleiche Drücke herrschen. Eine einfache
Überlegung zeigt, daß es hierzu lediglich notwendig ist, die Querschnitte der Kalben
22 und 24, des Zwischenkolbens 23 und der Köpfe der Anschläge 30 und 34 so
zu dimensionieren, daß die Resultierende sämtlicher auf den dreiteiligenKolben 22,
23 und 24 einwirkenden Kräfte in Förderrichtung wirkt und daß der Betrag dieser
resultier rencien Kraft so groß ist, daß jeweils die Zurücklegnng des vollen Förderhubs
in der zwischen zwei Umsteuerungen (durch Rotation des Steuerkolbens veranlaßt)
liegenden Zeitspanne gewährleistet ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, schieben
die Kolben 22 bzw. 24 eine genau abgemessene Flüssigkeitsmenge in den Kanal 21,
umabhängig davon, ob der Druck im Kanal 33 kleiner, gleich oder größer als derjenige
in Leitung 5 ist. Es muß lediglich mit Hilfe einer Regeleinrichtung dafür gesorgt
werden, daß der gewünschte Druck in der Leitung 33 aufrechterhalten wird.
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Soll das Pumpenaggregat eine andere Flüssigkeit als das Betriebsmittel
fördern, was beispielsweise für die chemische Industrie angebracht sein kann, so
kann dies in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die äußeren Seiten der Zylinderbohrungen
io und 17 über die Leitung 21 nicht zum Verbraucher, sondern in den Abfluß geführt
werden. Fig. ¢ zeigt einen Teillängsschnitt durch die Pumpeneinheit für diese Anordnung
der Kanäle, während Fig. 5 einen Teillängsschnitt nach Drehung des Steuerkolbens
um i8o° veranschaulicht. Die Leitung 14, die über Ringkanal 13, Kanäle 12 und 26,
Bohrungen i i und 16 die Innenseiten der Zylinderbohrungen io und 17 verbindet,
geht dann zum Verbraucher. Die zu födernde Flüssigkeit wird den Zylinderbohrungen
io und 17 durch die Bohrungen 11, 16, 40 und 41, Kanal 42, Rineanal 43 und Leitung
44 zugeführt. Die Wirkungsweise ist im übrigen dieselbe wie oben bereits beschrieben.