DE1528610A1

DE1528610A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE1528610A1
Application number: DE19661528610
Authority: DE
Inventors: Kurt Reifenberger; Wolfgang Tautenhahn
Original assignee: Industriewerke Karl Marx Stadt VEB
Current assignee: Industriewerke Karl Marx Stadt VEB
Priority date: 1966-01-11
Filing date: 1966-01-11
Publication date: 1970-10-08

Description

VEB Industriewerke
Karl-Marx-Stadt 1528610

Radialkolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe mit mehreren voneinander getrennten Kolbenträgern, welche drehfeat miteinander verbunden sind. Die Kolbenträger aind dabei drehbar auf einen die Saug- und Druckkanäle aufweisenden Steuerzapfen angeordnet, welcher die Abnahme mehrerer Förderströme gewährleistet.

In hydraulischen Anlagen beateht vielfach die Forderung, zwei oder mehr Druckölströme zu erzeugen, welche sowohl in der Fördermenge ala auch im Druck voneinander unabhängig sind. Bei hydraulisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, besonders bei aolchen mit hin- und hergehender Tischbewegung, iat es beispielsweise erfoderlich, infolge unterschiedlicher Vor- und Rücklaufgeachwindigkeit den Hubzylinder mit unterschiedlichen Förderströmgrößen wechselseitig zu beaufschlagen sowie weiterhin einen Steuerstrom zu erzeugen, welcher der Betätigung von Steuer- und Schaltelementen dient. In der Regel erfolgt die Erzeugung mehrerer unterschiedlicher Förderströme durch die Verwendung der entsprechenden Anzahl separater Pumpen, beispielsweise mittels Radialkolbenpumpe und Zahnradpumpen.

Mit der Kombination geeigneter Pumpen ist es zwar möglich, die gewünschten Förderströme zu erzeugen, jedoch ist eine solche Gestaltung an eine großräumige Bauweise gebunden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Kombinationen ein relativ hohes Gewicht aufweisen, was sioh besondere bei mit hydraulischen Einrichtungen ausgestatteten Fahrzeugen, wie z.B. Hebefahrzeugen u.dgl. ungünstig auewirkt. Es sind weiter mit einer Vielzahl von Kolbensternen ausgestattete hydraulische Getriebe bekannt, welche als Pumpe, als Motor

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oder ala eine Kombination von Pumpe und Motor Verwendung finden. Da in der Regel die benötigten Förderströme in ihrem Fördervolumen und den Arbeitadrücken wesentlich voneinander abweichen, besteht der Nachteil solcher Getriebe vor allem darin, daß die größenmäßige Ausbildung der die einzelnen Förderströme erzeugenden Kolbenaterne dem Leistungabedarf nicht angepaßt sind. Da die Kolbensterne auf einen Zapfen gleichen Durchmessers hintereinander angeordnet sind, treten durch die hydrostatischen Bedingungen Kantenpressungen und SchlupfVerluste ein, welche zu einer unerwünschten Leistungsminderung führen.

Es ist weiterhin bei einem hydrostatischen Getriebe bekannt, einen im Durchmesser abgesetzten Mittelzapfen zu verwenden. Dieser Mittelzapfen besitzt keine nach außen führenden Saug- und Druckkanäle und ist zur Aufnahme einer Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet. Dieser abgesetzte Mittelzapfen nimmt im abgesetzten Bereich einen Steuerrotor auf, der mit einem Doppelhubring verbunden ist. Bei dieser bekannten Ausführung ist der umlaufende Zylinderkörper auf diesem als Zwischenglied, dienenden Steuerrotor angeordnet. Die abgesetzte Ausführung dieses Mittelzapfens resultiert somit aus dem Erfordernis der Unterbringung eines Zwischengliedes, welches mit einem Zylinderkörper bzw. Kolbenträger nicht vergleichbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, welche mit mehreren Kolbenaternen ausgestattet ist und. der Erzeugung von unabhängigen Förderströmen mit unterschiedlicher Leistung dient. Weiterhin beinhaltet die Aufgabe die konstruktive Anpassung an das Leitungsverhältnia und damit eine Erreichung eines geringen Leiatungsgewichtes sowie bestimmte Fuaktionaelemente so zu gestalten, daß mit einer relativ geringen Anaahl solcher Funktionaelemente und der Möglichkeit ihrer beliebigen Anordnung eine Mehrzahl verschiedener Komfainationsmöglichkeiten geschaffen wirdt

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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kolbenträger einer Radialkolbenpumpe direkt auf dem in an sich bekannter Weiae mit unterschiedlichem Durchmesser ausgestatteten Steuerzapfen angeordnet sind, dessen Gleitflächen durch einen als Ringfläche ausgebildeten Bund voneinander getrennt werden und die auf den Gleitflächen drehbar angeordneten Kolbenträger größenmäßig verschieden bzw. unterschiedlich gestaltet sind.

Diese Kolbenträger sind beiderseits mit Klauen, bzw. analogen Ausnehmungen versehen, weiche einer wechselseitigen und austauschbaren Anordnung der Kolbenträger dienen. Die jeweiligen Stirnseiten der im Kolbenträger angeordneten Steuerbuchsen bilden im Zusammenwirken mit dem Bund des Steuerzapfens ein Axialgleitlager. Die Stirnseiten der Steuerbuchsen weisen einen Lagerring aus einem vorteilhaften Lagerwerkstoff, beispielsweise Blei oder Bronze, auf. Die Kolben in den Kolbenträgern'sind unter einem Winkel zu einer gedachten Querschnittsebene angeordnet und liegen mit ihren Mußeren kugelförmig ausgebildeten Enden an einer Innenfläche eines Gleitringes an· Als Leitring für die Kolben dient ein Kugellager mit parallel zur Mittelachse liegender Innenfläche des Innenringes, Die Kolbenträger weisen entsprechend den konstruktiv festgelegten Förderstromgrößen jeweils ein oder zwei nebeneinanderliegende sternförmig angeordnete Reihen von Kolben auf. Beide Leitringe sind gemeinsam für eine Konstantleistung exzentrisch zur Pumpenmittelachse angeordnet bzw. einseitig oder über die Mitten- oder Nullstellung beiderseits ausschwenkbar. Die der Druckmittelzu- und -abführung dienenden Kanäle sind bei Pumpen mit wechselnder Förderrichtung druck- und saugaeitig voneinander abhängig und bei Pumpen mit gleichbleibender Förderrichtung saugeeitig mitein; der verbunden.

Nachfolgend ist die Erfindung an mehreren Auaführungabeiapielen näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig.1: einen Längaachnitt der Radialkolbenpumpe,

Fig»2: einen weiteren Längsschnitt der Radialkolbenpumpe mit umgekehrter Anordnung dea im Durchmesser kleineren Kolbenträgers.

Fig.3: einen Längsschnitt der Radialkolbenpumpe mit einreihiger Kolbenanordnung des im Durchmesser größeren und zweireihiger Kolbenanordnung des im Durchmesser kleineren Kolbenträgers,

Fig.4: eine weitere Ausführung des als Leitring dienenden Kugellagerinnenringes.

In einem Gehäuse 1 einer Radialkolbenpumpe ist ein Steuerzapfen 2 angeordnet, welcher im Durchmesser unterschiedliche Gleitflächen 3; 4 besitzt, die durch einen als Ringfläche ausgebildeten Bund 5 voneinander getrennt sind. Auf den Gleitflächen 3; 4 sind Steuerbuchsen 6; 7 drehbar angeordnet, welche mit Kolbenträgern 85 9 in bekannter Weise fest verbunden sind. Der Kolbenträger 8 weist an einer Stirnseite Klauen 10 auf, welche der drehfesten Verbindung mit dem Kolbenträger 9 bzw. der Übertragung des Antriebsmomentes dienen. Die Klauen 10 greifen dabei in analoge an beiden Stirnflächen des Kolbenträgers 9 vorhandene Ausnehmungen 11 ein. Im Kolbenträger 8 sind in vorzugsweise nebeneinanderliegenden Reihen Kolben 12; 12' sternförmig angeordnet, deren Achse zu einer zwischen die Kolbensterne geleg'ifjüi Querschnittsebene um einen Winkel cc abweicht. Die Selben 12j 12', welche an ihren äußeren Enden kugelig ausr^biluet sind, liegen an einem Leitring 13 an, wobei die genannte Fläche des Leitringes 13 kegelig ausgebildet ist, und damit zwei zu der Pumpenmittelachae um einen Winkel cc abweichende Teilflächen 14} 14' entstehen. In dem Kolbenträger 9 sind Kolben 15 gleichfalls sternförmig, jedoch im Beispiel einseitig mit den Kolbenköpfen gegen die rechte im Winkel ας geneigte Innenfläche eines Leitringes 16 angeordnet» Die hierbei auftretende in Richtung A wirkende

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Axialkomponente drückt den Kolbenträger 9 gegen daa nichtgezeichnete Antriebslager. Der Steuerzapfen 2 ist mit Steuerachlitzen 17$ 17' vergehen, welche jeweils mit voneinander getrennten, der Druckmittelzu- und -abführung dienenden Kanälen 18; 18' verbunden sind. Die stirnseitige Anlage der Steuerbuchae 6 erfolgt an einem Bund 19 des SteuerZapfens

Fig.2 zeigt eine Lösung, die vorzugsweise bei Geräten höherer Leistung zur Anwendung kommt. Es sind hier die Kolben im Kolbenträger 9 ebenfalls einseitig angeordnet, aber im Winkel geneigt mit den Kolbenköpfen gegen die linke im Winkel <* geneigte Innenfläche des Leitringes 16 gelagert. Die in diesem Falle auftretende in Richtung des Bundes 5 wirkende Axialkomponente wird von dem Axiallager, welches die Stirnfläche der Steuerbuchae 7 mit dem Bund 5 bildet, aufgenommen.

In Fig.3 wird ein Löaungsweg gezeigt, bei welchem der Kolbenträger 8 mit nur einer Reihe Kolben 12 ausgestattet ist, welche unter dem Winkel oc angeordnet sind und sich an die Teilfläche 14 des Leitringes 13 anlegen. Die funktionsbedingt ausgelöste As&alkraft bewirkt dabei eine Anlage der linken Stirnfläche der Steuerbuohae 6 an den Bund 19 des Steuerzapfen 2. Der Kolbenträger 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel analog dem Kolbenträger 8 nach Fig,1 und 2 mit zwei Kolbenreihen ausgestattet.

Fig.4 zeigt ein Aueführungsbeispiel, bei welchem die Kolben12j 12' bzw· 15 unter einem Winkel oc +<*' angeordnet sind und sich an die parallel zur Mittelachse liegende Innenfläche dee Leitringes 13 bzw· 16 anlegen·

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine ist folgendet

Sie Erzeugung dee Druekraitteistromea erfolgt in der für Radialkolbenaysttm bekannten Weise durch die Drehung der Kolbenträger 8; 9 la Abhängigkeit von der Stellung der Leitringe 13 bzw· 1.6 und der davon abhängigen Bewegung der Kolben 12) 12' bew. 15. Mit der größenmMßlg unterschiedlichen

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Gestaltung der Gleitflächen 3; 4 und der Kolbenträger 8} 9 mit den Steuerbuchs*^ 6} 7 werden zugleich auch die mögliche Anzahl der Kolben 12; 12'; 15 bzw. deren Durchmesser sowie auch der mögliche Weg der Kolben 12; 12¹; 15 bestimmt. Aus der größenmäßig unterschiedlichen Gestaltung folgt, daß die möglichen Förderatröme ein davon abhängiges Größenverhältnia zueinander besitzen. Dieses Größenverhältnis der Förderströme wird weiterhin durch die Anzahl der axial nebeneinander angeordneten Kolbenreihen bestimmt, welche die Kolbensterne in den Kolbenträgern 8 bzw. 9 bilden. Mit der Anordnung der Kolben 12; 12^f bzw. 15 unter einen Winkel oc zu einer durch die Kolbensterne 8 bzw. 9 gelegten Querschnittaebene sowie der Anlage der Kolben 12; 12' bzw. 15 an die einen Kegel bildenden Teilflächen 14 bzw. 14' des jeweiligen Leitringes13; 16 wird den Kolbenträgern 8; 9 eine axiale Kraftrichtung verliehen. Bei einer zweireihigen Kolbenanordnung in einem Kolbenträger, wie z.B. im Kolbenträger 8 nach Fig.1, wirken dabei von jeder Kolbenreihe ausgehende und auf den Kolbenträger 8 wirkende axialgerichtete Kräfte. Da diese Kräfte entgegengesetzte Wirkrichtung haben und untereinander gleich groß sind, wird damit eine stabile axiale Lage des Kolbenträgera S erzielt, Bai einer einreihigen Anordnung der Kolben, wie z. B. im Kolbenträger 9 nach Pig.2, wird eine linksgerichtete axial wirkende Kraft erzielt. Durch die auftretende Axialkraft erfolgt ein Andrücken der mit dem Kolbenträger9 fest verbundenen Steuerbuchse 7 an den Bund 5» wodurch eine gute Abdichtung erreicht wird und dadurch SchlupfVerluste vermieden werden. Mit der einheitlichen Ausbildung der Klauen 10 bzw. der analogen Ausaparungen ist es möglich, den Kolbenträger 9, wie in Pig.1 und 2 dargestellt, umgekehrt anzuordnen, um damit dem Kolbenträger 9 eine gewünschte entgegengesetzte axiale Kraftrichtung zu verleihen. Die Möglichkeit der verschiedenartigen Ausbildung der Kolbenträger 8;9» beispielsweise mit einer oder zwei Kolbenreihen, ermöglicht es, in Verbindung mit der einheitlichen Ausbildung der Klauen 10 beliebige Kombinationen vorzunehmen, d.h. eine

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zweiströmige Radialkolbenpumpe zu kombinieren, deren Förderatrb'me zueinander ein gewünschtes Verhältnia ausweisen. Die voneinander getrennte Verateilbarkeit der Leitringe 13;16 und die dadurch bedingte Leiatungaregelung gewährleisten weiterhin, für jeden einzelnen der Kolbenträger 8; 9 die gewünschte Regelung zu bestimmen, welche sowohl konstant bzw. eine einseitige oder eine Übernullsteuerung sein kann. Nach der Wahl der Regeleinrichtung, welche bekannt ist, kann die Veratellung der Leitringe 13; 16 unabhängig oder abhängig voneinander erfolgen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Radialkolbenpumpe für vorzugsweise mehrere Förderströme mit mehreren voneinander getrennten Kolbenträgern, welche drehfest verbunden und direkt auf einen Steuerzapfen drehbar angeordnet sind, wobei der Steuerzapfen Saug- und Druckkanäle aufweist, welche in der Längsachse des Steuerzapfens angeordnet sind und über entsprechende Verbindungaleitungen zum Druckmittelbehälter bzw. Verbraucher führen» dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenträger (8; 9) direkt auf dem in an sich bekannter Weise mit unterschiedlichem Durchmesser ausgestatteten Steuerzapfen (2) angeordnet sind, dessen Gleit· flächen (3; 4) durch einen als Ringfläche ausgebildeten Bund (5) voneinander getrennt werden, und die auf den Gleitflächen (3; 4) drehbar angeordneten Kolbenträger (8; 9) größenmäßig verschieden bzw· unterschiedlich gestaltet sind.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1_t dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenträger (8; 9) an beiden Stirnseiten Klauen(1O) bzw. analog ausgebildete Ausnehmungen (11) aufweisen, welche einer wechselseitigen und austauschbaren Anordnung der Kolbenträger (8; 9) dienen.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Stirnseiten der im Kolbenträger (8; 9) angeordneten Steuerbuchsen (6; 7) in Zusammenwirken mit dem Bund (5 bzw. 19) des Steuerzapfens (2) ein Axialgleitlager bilden. .

4· Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die in Verbindung mit den Bunden (5; 19) als Axialgleitlager dienenden Stirnseiten der Steuerbuchsen (6; 7) einen Lagerring aus einem vorteilhaften Lagerwerkatoff, beispielsweise Blei, Bronze, aufweisen. ' .. ■ ■

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-5· Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ^kennzeichnet, daß die Kolben (12; 12^f ; 15) in den Kolbenträgern (8; 9) unter einem Winkel . zu einer gedachten Querschnitts ebene -angeordnet sind und mit ihren äußeren kugelförmig aus gebildeten Enden an der Innenfläche eines Gleitringes (155 1 anliegen, welche ma einen i7inkel geneigt sind und damit jeweils eine Teilfläche. (1^:i->. 14') bilden.

6. I:adialkoIbenpuape nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß als Laitring (13; 16) für die Kolbsn(12; 12' 15) ein .. Huge !lager mit parallel zur ilittelachse liegenden? Innenfläche des Innenringes- dient, wobei die Kolben (12; 12'; 15) einen IJeigungswinkel + aufweisen.

7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeicr.r;ot, daß die Eolbenträger (8; 9) entsprechend den konstruktiv fest go legten Förderstromgrößen .jeweils ein oder zwei nebeneinanderliegende sternförmig Eingeordnete Reihen von Kolben. (12; 12'; 15) aufweisen.

8. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daL jeder bzw. beide Le it ringe (1'5i 16) gerne insam für eine Koncjtaiifcleistung exzentrisch zu der Pumpenmit te !achse angeordnet bzw. einseitig oder über die kitten- oder Nullstellung beidsrseits ausschwenkbar sind.

9. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, 2_} 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerzapfen (2) der Druckmittelzu- und -abführung dienende Kanäle (18j 18') angeordnet sind, welche bei Pumpen mit wechselnder Förderrichtung druck- und saugseitig voneinander abhängig und bei Radialkolbenpumpen mit gleichbleibender Förderrichtung saugaeitig miteinander verbunden sind.

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