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Pumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit umlaufendem Zylinderblock,
der im Kreise angeordnete, zueinander parallele und an einer Schiefscheibe abgestützte
Kolben aufweist, d. h. auf eine sogenannte Schiefscheiben-Axialkolbenpumpe, bei
der die mit der Saug- und Druckleitung in Verbindung stehenden Steuerschlitze in
einer zur Kolben-und Zylinderachse senkrechten Ebene 'angeordnet sind. Schwierigkeiten
bereiten bei derartigenAxialkolbenpumpen mit in einer radialen Ebene angeordneten
Steuerflächen die Rückwirkungen des Steuerdruckes auf den Zylinderblock und damit
auf die vorzugsweise zur Regelung der Fördermenge schwenkbar gelagerte Schiefscheibe.
Der druckseitig wirkende Steuerdruck verursacht infolge seiner Exzentrizität ein
Kippmoment auf den Zylinderblock, der ein Klaffen und ein Abheben des Zylinderblocks
von der Steuerfläche herbeizuführen bestrebt ist, wodurch Verluste und Förderungenauigkeiten
entstehen.
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.Ziel der Erfindung ist, diese Mängel zu vermeiden und eine Axialkolbenpumpe
zu schaffen, die verlustlos und rückwirkungsfrei arbeitet, dabei aber einfach im
Aufbau ist. Dieses Ziel ist erfindungsgemäß zunächst dadurch erreicht, daß der die
mit der Saug- bzw. Druckleitung in Verbindung stehenden Steuerschlitze aufweisende
Pumpenteil nicht mehr wie bisher ortsfest angeordnet, sondern als undrehbar, aber
längs verschiebbar im Pumpengehäuse geführter Steuerzylinder ausgebildet ist, der
außer auf der Steuerseite auch auf der der Steuerstirnfläche abgekehrten Rück- oder
Gegensteuerfläche mit der Druckseite in Verbindung steht, wobei die Wirkungsfläche
der Gegensteuerfläche etwas größer ist als die der druckseitigen Steuerfläche selbst.
Der Steuerzylinder kann darüber hinaus noch durch
eine Feder im
Sinne des Andrückens an den Zylinderblock belastet sein. Diese Feder hat dann im
wesentlichen die Aufgabe, die ständige Dichtung zwischen den Steuerflächen aufrechtzuerhalten,
um so ein Absinken des Druckes bei stehender oder ohne Förderung laufender Pumpe
zu verhindern. Tritt aber bei auf Förderung laufender Pumpe an der Steuerfläche
ein im Sinne des Abhebens wirkender Druck auf, so wird dieser durch den gleichzeitig
auftretenden etwas größeren Gegendruck, der durch das Druckmittel auf die Gegensteuerfläche
ausgeübt wird, überwunden und unschädlich gemacht.
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Der Steuerzylinder umgreift zweckmäßig einen Teil des die Pumpenkolben
aufweisenden Zylinderblocks mit Spiel, wobei der so gebildete Ringraum einerseits
über einen oder mehrere radiale :1usschnitte des Steuerzylinders mit dessen druckseitigem
Steuerschlitz, anderseits mit einem hinter der Gegensteuerfläche angeordneten Druckraum
in Verbindung .steht.
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Der druckseitige Steuerschlitz ist ebenso wie der saugseitige Steuerschlitz
ringausschnittförmig gestaltet. Der Schwerpunkt der auf der Druckseite liegenden
Kolben ist, mathematisch gesehen, der Schwerpunkt der Halbkreislinie, auf der sie
sich bewegen. Es liegt außerhalb der Achse des umlaufenden Zylinders und damit auch
außerhalb der über die Gegendruckfläche des Steuerzylinders erzeugten Gegenkraft.
Auf den Steuerzylinder und den Zylinderblockwirken deshalbKippkräfte. Diese werden
zweckmäßig dadurch unwirksam gemacht, daß der Zylinderblock und auch der Steuerzylinder
auf langen Flächen innerhalb des Pumpengehäuses geführt sind. Erfindungsgemäß ist
zudem der Druckschwerpunkt dadurch nach innen verlagert, daß der oder die den druckseitigen
Steuerschlitz mit dem Ringraum zwischen demTeil desZylinderblocks und dem Steuerzylinder
verbindenden Ausschnitte sich nahezu über die ganze Breite des Steuerschlitzes erstrecken.
Unterstützt wird diese Schwerpunktverlegung dadurch, indem der saugseitige Steuerschlitz
nach der entgegengesetzten Richtung, d. h. nach außen aufgeschnitten ist, Axialkolbenpumpen
der eingangs gekennzeichneten Art eignen sich nach einem weiteren Vorschlage der
Erfindung insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen, und zwar zum Anbau oder,
Einbau in Traktoren, wo sie zum Antriebe eines Krafthebers für heb- und senkbare
Ackergeräte dienen, Pumpen mit axialer Kolbenanordnung und namentlich mit in einer
radialen Ebene angeordneter Steuerfläche zeichnen sich nämlich durch schlanke, raumsparende
Bauweise aus, die sie für diesen Zweck hervorragend geeignet macht.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Dabei zeigt Fig. i eine-Schiefscheiben-Axialkolbenpumpe im senkrechten
Längsschnitt, , Fig. 2 eine Draufsicht auf die Steuerfläche des Steuerzylinders
der Pumpe in größerem Maßstabe, und Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch
den Steuerzylinder nach der Linie 111-I11 der Fig. 2.
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In einem im wesentlichen zylindrischen Pumpengehäuse 4 ist ein gleichfalls
zylindrischer Zylinderblock 5 drehbar gelagert. Der Zylinderblock weist zwei Stufen
verschiedenen Durchmessers auf, von denen die Stufe 5' größeren Durchmessers im
Kreise angeordnete, axial verschiebbar gelagerte und durch je eine Druckfeder 6
im Sinne des Heraustretens aus dem Zylinderblock 5 belastete Pumpenkolben? aufnimmt,
während der schlankere Teil 5" des Zylinderblocks als Wellenschaft dient und an
seinem aus dem Pumpengehäuse heraustretenden, kegelig verjüngten Ende zur Aufnahme
einer (nicht gezeigten) Antriebsscheibe (Riemenscheibe o. dgl.) ausgebildet ist.
Der Zylinderblock 5 weist verhältnismäßig. lange zylindrische Führungsflächen auf,
so daß er einerseits gegen Schiefstellen in den Bohrungen des Pumpengehäuses ,4
gesichert ist und zum anderen einen langen Dichtungsweg für etwa zwischen Zylinderblocks
und Pumpengehäuse 4 eindringendes Druckmittel (0l) bietet. Der als Wellenschaft
ausgebildete Teil 5"' des Zylinderblocks 5 ist zudem gegen (las Gehäuse 4 durch
einen Simmerring S abgedichtet. Der Raum 9 hinter dem Simmerring 8 steht über einenKanal
io' mit der Ansaugleitung io der Pumpe in Verbindung, so daß etwa zwischen Wellenschaft
5" und Gehäuse ,4 durchgetretenes Druckmittel in die Ansaugleitung zurücktreten
kann.
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Gegen das freie Stirnende des die Kolben 7 aufnehmenden Teiles 5'
des Zylinderblocks 5 legt sich eine in ihrem Neigungswinkel zu der Zylinderachse
veränderbare Schiefscheibe t t, deren Bewegungsraum durch einen abnehmbaren Deckel
12 verschlossen ist. Die in dem Zylinderblock 5' geführten, federbelasteten Kolben
7 stützen sich mit ihren Köpfen an der Schiefscheibe ab, so daß sie beim Umlauf
des Zylinderblocks 5 abwechselnd durch die Feder 6 aus dem Pumpenzylinder herausgedrückt
werden (Saughub) und dann wieder durch die Schiefscheibe i i in den Pumpenzylinder
hineingedrückt werden (Druckhub). Die Neigung der Schiefscheibe ii bestimmt dabei
die jeweilige Fördermenge, die um so größer ist, je mehr die Schiefscheibe geneigt
ist und umgekehrt bei waagerechter Schiefscheibe, d. h. dann, wenn Schiefscheibenachse
und Zylinderblockachse zusammenfallen oder parallel zueinander verlaufen, gleich
Null ist.
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Der Kopf des Zylinderblocks 5 ist entsprechend der Abwälzung der Schiefscheibe
i i bei deren Schwenkbewegung nach einem Kugelabschnitt gekrümmt, deren Mittelpunkt
die Schwenkachse 13 der Schiefscheibe ii bildet. Um bei einer Neigung der Schiefscheibe
Rückstellkräfte aus den Kolben auf die Scheibe zu vermeiden, die sich daraus ergeben
würden, daß der Angriffspunkt der aus dem Zylinderblock weiter herausragenden Kolben
näher zur Achse der Schiefscheibe Heranrückt, während der Angriffspunkt der tiefer
in den Zylinderblock hineingedrückten Kolben länger wird, sind die Köpfe der Kolben
7 nach dem gleichen oder doch
wenigstens annähernd gleichen Kugelradius
(Mittelpunkt i4) abgerundet wie der Kopf desZylinderblocks.
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Die zwischen den beiden Stufen 5', 5" verschiedenen Durchmessers des
Zylinderblocks 5 gebildete Schulter 15 weist die Austrittsöffnungen von in Achsrichtung
hinter den Kolben 7 liegenden Kanälen 16 auf. Die Schulter 15 stützt sich an der
Stirnfläche 17 eines Steuerzylinders 18 ab, der die mit der Saugleitung io einerseits
und der Druckleitung i9 anderseits in Verbindung stehenden Steuerschlitze 20 und
21 aufweist. 'Der Steuerzylinder 18 weist wie der Zylinderblock 5 einen Teil größeren
Durchmessers 18' auf, in dem die Steuerschlitze 2o und 21 vorgesehen sind, und einen
Teil 18" geringeren Durchmessers, der zur Führung des Steuerzylinders 18 im Pumpengehäuse
dient und der kippsicheren Lagerung wegen lang ausgebildet ist. Ein im Pumpengehäuse4
gehaltener und in eine entsprechende Aussparung des Steuerzylinders eingreifender
Stift 22 sichert den Steuerzylinder gegen Drehung.
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Der Saugschlitz 21 des Steuerzylinders 18, der im wesentlichen ringausschnittförmige
Grundform hat, ist nach außen hin durch einen breiten radialen Ausschnitt 21' aufgeschnitten
(Fig. 2 und 3) und steht so mit der radial in das Pumpengehäuse 4 mündenden Ansaugleitung
io in Verbindung. Der Druckschlitz 2o des Steuerzylinders, der üblicherweise die
gleiche ringausschnittförmige Grundform hat, ist in ähnlicher Weise wie der Saugschlitz,
jedoch nach innen durch einen breiten radialen Ausschnitt 20' geöffnet und steht
so mit dem Ringraum 23 zwischen dem Schaft 18" des Steuerzvlinders und dem Wellenschaft
5" des Zylinderblocks 5 in Verbindung. Dieser Ringraum 23 verbreitert sich hinter
dem rückwärtigen Ende des Steuerzylinders 18 und steht dort mit der Druckleitung
i9 in Verbindung. Dadurch steht die rückwärtige, d. h. die der Steuerfläche 17 entgegengesetzte
Ringfläche 24 des Steuerzylinders 18 gleichfalls unter Druck. Die Ringfläche 24
ist dabei so bemessen, daß sie etwas größer ist als der druckbeeinflußte Teil der
Steuerfläche 17, so daß der Steuerzylinder 18 mit einem gewissen Druck gegen die
Steuerfläche 15 des Zylinderblocks gepreßt wird. Durch diesen Anpreßdruck wird zuverlässig
vermieden, daß sich der Steuerzylinder 18 vom Zylinderblock 5 unter dem Einfluß
des Steuerdruckes abhebt, was zu Förderungenauigkeiten und -verlusten führen würde.
Eine zwischen der rückwärtigen Schulter 25 des dickeren Teiles 18' des Steuerzylinders
einerseits und der Gegenschulter 26 des Pumpengehäuses 4 eingeschaltete Ringfeder
27 unterstützt dieses Anpressen des Steuerzylinders gegen den Zylinderblock.
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Die radiale Erweiterung des Druckschlitzes 20 nach innen und die Erweiterung
des Saugschlitzes 21 nach außen hat neben den oben geschilderten Zwecken der Verbindung
der Steuerschlitze mit Saug- und Druckleitung noch eine weitere Bedeutung. Die Steuerschlitze
bilden wegen der Drehung des Zylinderblocks Teile eines Ringes. Der Schwerpunkt
des druckseitigen Schlitzes liegt aus diesem Grunde bei den vorbekannten Pumpen
etwa an der Innenkante des Steuerschlitzes. Dementsprechend wird auf den Zylinderblock
ein Kippmoment ausgeübt, dessen Hebelarm durch den Abstand des Steuerschwerpunktes
von der Achse des Zylinderblocks bestimmt ist. Durch die nach innen gerichtete Erweiterung
des Druckschlitzes wird nun gemäß der Erfindung der Steuerschwerpunkt erheblich
nach innen, d. h. auf die Achse des Zylinderblocks zu verlegt, so daß das Kippmoment
so wesentlich verkleinert wird, daß es praktisch unberücksichtigt bleiben kann,
zum mindesten aber zuverlässig durch die langen Führungsflächen des Zylinderblocks
in dem Pumpengehäuse aufgenommen werden kann. Auch hierdurch wird ein Klaffen, d.
h. Abheben der Steuerflächen voneinander verhindert.
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Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise
Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt, vielmehr sind noch
mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich, insbesondere hinsichtlich
der Zahl der Kolben, der Gehäuseausbildung, des Antriebes oder anderer rein konstruktiver
Merkmale. Auch ist das Verwendungsgebiet der Pumpe nicht auf die angegebenen Beispiele
beschränkt, sie ist vielmehr mit Vorteil auch für andere Zwecke anwendbar.