DE2030978A1

DE2030978A1 - Plunger pump with pressure compensation device

Info

Publication number: DE2030978A1
Application number: DE19702030978
Authority: DE
Inventors: Kyoto Kita. Yasuo (Japan)
Original assignee: Shimadzu Seisakusho Ltd , Nakakyo, Kyoto (Japan)
Priority date: 1969-06-23
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1971-01-07

Description

Plungerkolbenpumpe mit Druckausgleichsvorrichtung Priorität: 23.Juni 1969 Japan Nr. 49783/1969 Die Erfindung bezieht sich auf eine Plungerkolbenpumpe mit einer Druckausgleichsvorrichtung. In der Plungerkolbenpumpe sind mehrere Plungerkolben in axialer Richtung im Verhältnis zur Pumpe angeordnet, so daß eine Relativbewegung einer Nockenscheibe gegenüber den Plungerkolben eine Hin- und Herbewegung der Plungerkolben verursacht, wodurch eine Pumpwirkung hervorgerufen wird. Diese Axialplunger -kolbenpumpe umfaßt ferner ein Gehäuses in dem eine Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, mittels der selbsttätig die Förderstrommenge entsprechend einem Anstieg des Druckwerts des Druckfluids verringert wird.Plunger pump with pressure compensation device Priority: June 23 1969 Japan No. 49783/1969 The invention relates to a plunger pump with a pressure equalization device. There are several plungers in the plunger pump arranged in the axial direction in relation to the pump, so that a relative movement a cam disk with respect to the plunger, a reciprocating movement of the plunger causing a pumping action. This axial plunger piston pump furthermore comprises a housing in which a pressure compensation device is provided, by means of the automatically the flow rate corresponding to an increase in the pressure value of the pressure fluid is reduced.

Bei bekannten Axialplungerkolbenpumpen der oben erwähnten Art ist es bisher allgemein üblich gewesen, die Konstruktion so zu treffern, daß die Förderstrommenge entsprechend einem Ansteigen des Druckwerts des Druckrluids verringert wurde, um eine Überlastung der Pumpe zu verhindern und damit die zum Betrieb der Pumpe nötige Kapazität wirtschaftlich gesehen zu reduzieren. Aus diesem Grund sind verschiedene Druckausgleichseinrichtungen für den oben erwähnten Zweck geschaffen worden, z.B. eine Druckausgleichsvorrichtung, bei der der Winkel der Nockenscheibe gegenüber der Achse einer Antriebswelle von einer außerhalb der Pumpe befindlichen Quelle unter Heranziehung des Druckes des Druckfluids in der Pumpe variiert wurde, oder bei dem der wirksame Hub.des Plungerkolbens veränderlich war. In known axial plunger pumps of the type mentioned above it has hitherto been common practice to hit the construction so that the flow rate corresponding to an increase in the pressure value of the pressure fluid was decreased by to prevent overloading of the pump and thus the necessary to operate the pump To reduce capacity from an economic point of view. Because of this, they are different Pressure equalization devices have been created for the above-mentioned purpose, e.g. a pressure compensation device in which the angle of the cam disc is opposite the axis of a drive shaft from a source external to the pump was varied using the pressure of the pressurized fluid in the pump, or in which the effective stroke of the plunger was variable.

Die bekannten Axialplungerkolbenpumpen der oben erwähnten Art haben jedoch einen komplizierten Aufbau und erfordern hohe Herstellungskosten, wenn sie die obigen Forderungen erfüllen sollen. The known axial plunger pumps of the type mentioned above have however, have a complicated structure and require a high manufacturing cost if they to meet the above requirements.

Deswegen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Plungerkolbenpumpe mit einfacherem Aufbau zu schaffen, die eine Druckausgleichsvorrichtung enthält. The invention is therefore based on the object of a plunger piston pump with a simpler structure that includes a pressure equalization device.

Hierzu wird nach der Erfindung eine Plungerkolbenpumpe geschaffen, die mehrere axial angeordnete Plungerkolben enthält, welche von einer geneigt angeordneten Nockenscheibe hin- und herbewegbar Find, so daß eine Pumpwirkung erzeugt wird, wobei die Nockenscheibe kippbar mit Hilfe eines federnd nachgiebigen Teils abgestützt ist, so daß der Winkel der Nockenscheibe gegenüber der Achse elher Antriebswelle auf einen kleinen Wert veränderlicfr 4st, so daß die Fördermenge entsprechend einem Ansteigen des Druckwerts des Druckfluids verringert werden kann. For this purpose, a plunger piston pump is created according to the invention, which includes a plurality of axially arranged plungers, which of one arranged inclined Find cam disc reciprocable so that a pumping action is generated, wherein the cam is tiltably supported with the aid of a resilient part is so that the angle of the cam with respect to the axis of the drive shaft 4st variable to a small value, so that the delivery rate corresponds to a Rise in the pressure value of the pressure fluid can be reduced.

In der Plungerkolbenpumpe mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ist eine Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen, die das federnd nachgiebige Teil zum Halten der Nockenscheibe in gekippter Stellung umfaßt. Aufgrund der Zusammendrückbarkeit des Förderfluids kann eine nicht ausgeglichene Kraft, die einem Druckwert des Druckfluids prpportional ist, auf dse Federkraft des federnd nachgiebigen Teils dahingehend wirken, daß der Wert des Winkels der Nockenscheibe gegenüber der Achse der Antriebswelle verringert wird und damit die Förderstrommenge in Abhängigkeit von einem Ansteigen des Druckwerts des Druckfluids verkleinert wird. In the plunger pump having the structure of the present invention, there is a Pressure equalization device is provided which holds the resilient part includes the cam in the tilted position. Because of the compressibility of the conveying fluid can be an unbalanced force that causes a pressure value of the pressure fluid is proportional to the spring force of the resilient part act that the value of the angle of the cam disk relative to the axis of the drive shaft is reduced and thus the flow rate as a function of an increase of the pressure value of the pressure fluid is decreased.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention and advantageous details of the invention will become in the following with reference to schematic drawings of two exemplary embodiments explained.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Arbeitszyklus einer Plungerkolbenpumpe nach der Erfindung und zeigt eine Kennlinie der Fluiddruckverteilung gegenüber den Plungerkolben während des Arbeitszyklus, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien darzustellen; Fig. 2 ist ein Längs schnitt durch eine Plungerkolbenpumpe mit Druckausgleichsvorrichtung nach der Erfindung; Fig.3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, zeigt jedoch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig.4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig.3. 1 is a schematic diagram of a duty cycle of a plunger pump according to the invention and shows a characteristic curve of the fluid pressure distribution versus the Plunger during the working cycle to the underlying of the invention To present principles; Fig. 2 is a longitudinal section through a plunger pump with pressure compensation device according to the invention; Fig. 3 is a view similar Fig. 2, however, shows a modified embodiment of the invention; Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Fig.3.

Bei bekannten Axialplungerkolbenpumpen ist es bereits bekannt, daß wegen der Zusammendrückbarkeit des Förderfluids auf die kippbar angeordnete Nockenscheibe ein Moment ausgeübt wird, welches dazu dient, den Winkel der Nockenscheibe gegenüber der Achse der Antriebswelle auf einen kleinen Wert zu verändern, so daß. die Förderstrommnge verkleinert werden kann. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bedeutet das, daß, sobald der Plungerkolben seinen Druckhub jenseits des unteren Totpunkts B im Zyklusdiagramm begonnen hat, der Druckwert des auf die Plungerkolben wirkenden Fluids wegen der Zusammendrückbarkeit des Fluids nicht sofort dem-Druckwert des Druckfluids entspricht, sondern bestrebt- -ist, über eine Zeitphase α hinweg schrittweise anzusteigen. Andererseits entspricht, unmittelbar nachdem der Plungerkolben seinen Saughub jenseits des oberen Totpunkts B' im Zyklusdiagramm begonnen hat, der Wert des auf die Plungerkolben wirkenden Fluiddrucks nicht sofort dem Druckwert des Saugfluids, sondern ist wegen der Zusammendrückbarkeit des Fluids bestrebt, über eine Zeitphase ß hinweg langsam abzusinken. Folglich entspricht der auf die Plungerkolben wirkende fluiddruck keinem gegenüber der Achse-A-A' in Fig. 1 symmetrischen Diagramm, sondern die Phase ß ist über den Punkt B' hinaus projiziert, wobei ein Moment erzeugt wird, welches dazu dient, den Winkel der Nockenscheibe gegenüber der Achse der Antriebswelle zu verkleinern. In known axial plunger pumps, it is already known that because of the compressibility of the delivery fluid onto the tiltable cam disk a moment is exerted which serves to oppose the angle of the cam disc to change the axis of the drive shaft to a small value, so that. the flow rate can be reduced in size can. As can be seen from Fig. 1, this means that as soon as the plunger has its pressure stroke beyond the bottom dead center B im Cycle diagram has started, the pressure value of the fluid acting on the plungers not immediately the pressure value of the pressure fluid because of the compressibility of the fluid corresponds, but strives- -ist, step by step over a time phase α to rise. On the other hand, immediately after the plunger corresponds to its Suction stroke has started beyond top dead center B 'in the cycle diagram, the value the fluid pressure acting on the plunger does not immediately correspond to the pressure value of the suction fluid, but endeavors over a time phase because of the compressibility of the fluid ß slowly sink away. Consequently, the one acting on the plunger corresponds to fluid pressure is not a diagram symmetrical with respect to the axis-A-A 'in FIG. 1, but the phase ß is projected beyond the point B ', whereby a moment is generated, which is used to set the angle of the cam disc with respect to the axis of the drive shaft to zoom out.

Pür den Fall, daß der Wert des auf die Plungerkolben wirkenden Fluiddrucks bei Beginn der Druckhu t elts den Punktes B Ohne weiteres einem Druckwert - des Druckfluids entspricht und daß er andererseits bei Beginn des Saughubs jenseits des Punktes B' ohne weiteres einem Druckwert des Saugfluids entspricht, kann das gegenüber der Achse A-A' symmetrische Zyklusdiagramm geschaffen werden, ohne daß das erwähnte Moment erzEugt wird. In diesem Fal kann der obige Zustand durch Einstellen der Betriebsphase einer Saugöffnung und einer Drucköffnung im Verhältnis zueinander hergestellt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das erwähnte Moment mit einem Ansteigen eines Druetwertes des Saugfluids gleichfalls ansteigt. In the event that the value of the fluid pressure acting on the plunger at the beginning of the pressure stroke, point B is easily a pressure value - des Pressure fluid corresponds and that on the other hand at the beginning of the suction stroke beyond of the point B 'corresponds readily to a pressure value of the suction fluid, that can with respect to the axis A-A 'symmetrical cycle diagram can be created without the moment mentioned is created. In this case, the above state can be made by setting the operating phase of a suction opening and a pressure opening in relation to one another getting produced. It should be noted, however, that the moment mentioned with an increase in a pressure value of the suction fluid also increases.

Der auf der Grundlage der obigen Prinzipien entwickelte Aufbau der Plungerkolbenpumpe nach der Erfindung wird im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläutert. The structure of the developed on the basis of the above principles Plunger piston pump according to the invention is explained in more detail in connection with FIG.

Ein Pumpengehäuse 1 umfaßt einen ersten Abschnitt 1a und einen zweiten Abschnitt lb, die mit einer Vielzahl von Schrauben 14 fest miteinander verbunden sind. Eine drehbare Welle 2 ist über ein Lager 10 drehbar abgestützt und an einem Ende mit einer Stützplatte 3 für eine Feder ausgebildet. Die drehbare Welle 2 trägt zwei plattenförmige Elemente, nämlich ein hier nicht gezeigtes Ventil und eine Nockenscheibe 4. A pump housing 1 comprises a first section 1a and a second Section lb, which is firmly connected to one another with a plurality of screws 14 are. A rotatable shaft 2 is rotatably supported via a bearing 10 and on a End formed with a support plate 3 for a spring. The rotatable shaft 2 carries two plate-shaped elements, namely a valve (not shown here) and a cam disk 4th

Diese Nockenscheibe 4 hat eine ebene Arbeitsfläche 4a und ist mittels eines sich durch die Welle 2 erstreckenden Zapfens 5 kippbar abgestützt. Die Verbindung zwischen der Welle 2 und der Nockenscheibe 4 ist so getroffen, daß Druck und Drehmoment von der Welle auf die Nockenscheibe übertragbar sind.This cam disk 4 has a flat working surface 4a and is by means of a pin 5 extending through the shaft 2 is tiltably supported. The connection between the shaft 2 and the cam disk 4 is made so that pressure and torque can be transferred from the shaft to the cam disk.

Zwischen der nicht gezeigten Ventilplatte und der mit der drehbaren Welle 2 verbundenen Nockenscheibe 4 ist eine feststehende Zylinderbuchse 11 nicht drehbar am ersten Abschnitt 1a des Pumpengehäuses ? mittels zweckmäßiger, hier nicht gezeigter Befestigungsmittel, wie Stellschrauben, angebracht. Diese Zylinderbuchse II ist mit mehreren, sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrungen 16 parallel zur Achse der Drehwelle 2 ausgebildet, wobei sich durch die Bohrungen 16 die entsprechende Anzahl Plungerkolben 12 erstreckt, die jeweils am Ende mit einem Kugelgelenk 13 und mit hier nicht gezeigten Schiebern für entsprechende Saugdurchlässe verbunden sind. Eine Ölbohrung 15 erstreckt sich durch Jeden Kolben 12 und das dazugehörige Kugelgelenk 13. Between the valve plate, not shown, and the one with the rotatable The cam disk 4 connected to the shaft 2 is not a fixed cylinder liner 11 rotatable on the first section 1a of the pump housing? by means of expedient, not here Fastening means shown, such as adjusting screws, attached. This cylinder liner II is parallel to a plurality of longitudinally extending bores 16 Axis of the rotating shaft 2 formed, with the corresponding through the bores 16 Number of plungers 12 extends, each with a ball joint 13 at the end and connected to slides, not shown here, for corresponding suction passages are. An oil bore 15 extends through each piston 12 and the associated one Ball joint 13.

Ein rohrförmiges, bewegbares Teil 7 bildet die einen wichtigen Bestandteil der Erfindung darstellende Druckausgleichsvorrichtung, Das rohrförmige' bewegbare Teil 7 ist gemeinsam mit der Drehwelle 2 drehbar und steht an einer Stelle gegenüber der Arbeitsfläche 4a über ein Kugellager 6 mit eineu teil der Oberfläche der Nockenscheibe 4 in Beruhrung. A tubular, movable part 7 forms an important component Pressure equalization device embodying the invention, the tubular 'movable Part 7 is rotatable together with the rotating shaft 2 and faces at one point the working surface 4a via a ball bearing 6 with a part of the surface of the cam disk 4 in contact.

Zwischen dem bewegbaren Teil 7 und der Federstiltzplatte 3 ist eine Druckfeder 8 angeordnet.Between the movable part 7 and the spring support plate 3 is a Compression spring 8 arranged.

Wenn bei der hier beschriebenen Anordnung die Drehwelle 2 unter damit einhergehender und abgestimmter Umdrehung der Nockenscheibe 4 gedreht wird, führt die Nockenscheibe 4 ihre Kurvenbewegung aus, so daß die Plungerkolben 12 abwechselnd über die entsprechenden Kugelgelenke 13 hin- und herbewegt werden. Es liegt auf der Hand, daß gleichzeitig der Saugdurchlaß von der Ventilplatte in Zusammenwirken mit den in den entsprechenden Bohrungen 16 der Zylinderbuchse 11 angeordneten Schiebern abwechselnd geschlossen und geöffnet wird Dieser Betrieb des Saugdurchlasses erfolgt phasengleich mit der Hin- und Herbewegung Jedes der Plungerkolben 12. If in the arrangement described here, the rotary shaft 2 under it accompanying and coordinated rotation of the cam disk 4 is rotated, leads the cam disk 4 from its curved motion, so that the plunger 12 alternately be moved back and forth via the corresponding ball joints 13. It is on the hand that at the same time the suction passage from the valve plate interacts with the slides arranged in the corresponding bores 16 of the cylinder liner 11 is alternately closed and opened This operation of the suction passage takes place in phase with the reciprocation of each of the plungers 12.

Sofern keine Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, steigt der durch die Pumpwirkung der P1ungerkolbenpumpe nach der Erfindung erzeugte Druckwert des durch die Drucköffnung an eine dahinter vorgesehene Arbeitsfläche abgegebenen Fluids langsam an und verursacht im äußersten Fall bei einem Ansteigen auf einen verhältnismäßig hohen Wert eine unnötig große Kraftverschwendung und beeinträchtigt die Lebensdauer der Nockenscheibe 4 und der derselben zugeordneten Stützeinrichtung. Hierdurch kann wiederum die Lebensdauer der Pumpe insgesamt beeinträchtigt werden. If no pressure equalization device is provided, the increases Pressure value generated by the pumping action of the piston pump according to the invention of the delivered through the pressure opening to a work surface provided behind it Fluids slowly and in the extreme case causes a rise to one relatively high value an unnecessarily large waste of energy and impaired the service life of the cam disk 4 and the supporting device assigned to it. This in turn can affect the overall service life of the pump.

Folglich ist nach der Erfindung eine Druckausgleichsvorrichtung in der Plungerkolbenpumpe vorgesehen. Consequently, according to the invention, a pressure equalization device in the plunger pump provided.

Das Ansteigen des Fluiddrucks auf einen verhält nismäßig hohen Wert erzeugt in der Tat wegen der Zussmmendrück barkeit des Fluids ein Moment zum Regulieren des Winkels der Nockenscheibe gegenüber der Achse der Drehwelle, um da durch die Förderstrommenge zu verringern. Dieses Moment wird auf die das bewegbare Teil 7 umgebende Druckfeder 8 über das Kugellager 6 übertragen und preßt die Feder 8 entgegen ihrer Federkraft zusammen, wodurch der Winkel der. Nockenscheibe 4 in der Richtung, in der die Förderstrommenge zugeben ist, verkleinert wird. Es liegt also auf der Hand, daß der zum Antrieb der Pumpe nötige Kraftbedarf verringert werden kann. The increase in fluid pressure to a relatively high level in fact generates a moment to regulate because of the ability of the fluid to compress of the angle of the cam disk relative to the axis of the rotating shaft in order to get through the To reduce the flow rate. This moment is applied to the movable part 7 surrounding compression spring 8 transferred via the ball bearing 6 and presses the spring 8 against their spring force together, whereby the angle of the. Cam disk 4 in the direction in which the flow rate is to be added, is reduced. It lies It is therefore obvious that the power required to drive the pump can be reduced can.

Beim Anfahren der Pumpe ist die Nockenscheibe 4 natürlich durch die Federkraft der Feder 8 unter einem bestimmten Drehwinkel gekippt. When starting the pump, the cam disk 4 is of course through the Spring force of the spring 8 tilted at a certain angle of rotation.

Abgesehen von dem oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Zylinderbuchse mit dem Pumpengehäuse fest verbunden ist, während die Nockenscheibe von der Drehwelle abgestützt ist, so daß diese beiden gemeinsam gedreht werden können, um die Plungerkolben hin- und herzubewegen und damit die Pumpwirkung der Pumpe zu erzeugen, umfaßt die Erfindung auch ein Ausführungsbeispiel einer PlungerkolbenpAmpe, bei der die Nockenscheibe mit dem Pumpengehäuse kippbar verbunden ist, während die Zylinderbuchse mit den Plungerkolben versehen ist, wobei die Pumpwirtung durch eine Drehung der Zylinderbuchse mit den Plungerkolben erzeugt wird. Apart from the preferred embodiment described above of the invention, in which the cylinder liner is firmly connected to the pump housing, while the cam is supported by the rotating shaft so that these two can be rotated together to move the plungers back and forth and in order to generate the pumping action of the pump, the invention also includes an embodiment a plunger piston pump in which the cam disk with the pump housing can be tilted is connected, while the cylinder liner is provided with the plunger, wherein the pump host is generated by rotating the cylinder liner with the plunger will.

Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die Konstruktion des Kugelgelenks und des Kugellagers, die Gestalt des beweglichen Teils und der Federstützelemente sowie die Art und Weise der Abstützung der Nockenscheibe nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschränkt sind, sondern daß Abwandlungen möglich sind. In Fig. 3 und 4 sind z.B. zwei Wälzlager 6', 6' vorgesehen, die parallel zueinander am Rand der Berührungsfläche der Nockenscheibe 4' angeordnet sind und mit der ebenen Fläche 7a des von der Feder 8 abgestützten, beweglichen Teils 7 drehbar in Berührung stehen. It should also be noted that the construction of the ball joint and the ball bearing, the shape of the movable part and the spring support elements as well as the manner of the support of the cam disk does not differ from that in the drawings illustrated embodiment are limited, but that modifications are possible are. In Figs. 3 and 4, for example, two roller bearings 6 ', 6' are provided which are parallel to each other are arranged on the edge of the contact surface of the cam disk 4 'and with the flat Surface 7a of the movable member 7 supported by the spring 8 rotatably in contact stand.

Wie oben im einzelnen beschriebent ist nach der Erfindung die Plungerkolbenpumpe mit einer Druckausgleichsvorrichtung versehen, die so gestaltet ist, daß die Förderstrommenge in Abhängigkeit von einem Ansteigen des Druckwerts des Druck flulds dadurch verringert wird, daß das die Nockenscheibe in gekippter Stellung haltende, federnde Glied den Winkel der Nockenscheibe gegenüber der Achse der Drehwelle ändert, wenn eine unausgeglichene Kraft aufgrund der Komprimierbarkeit des Fluids auf die Nockenscheibe wirkte Eine derartige Druckausgleichsvorrichtung kann mit geringen Kosten in kompakter Bauweise hergestellt werden, so daß die Pumpe nach der Erfindung allen industriellen Anforderungen gerecht wird. As described in detail above, the plunger pump is according to the invention provided with a pressure equalization device which is designed so that the flow rate depending on an increase in the pressure value of the Pressure flulds is reduced by the fact that the cam plate holding the cam in the tilted position, resilient member changes the angle of the cam disc with respect to the axis of the rotating shaft, when an unbalanced force due to the compressibility of the fluid on the Cam disk acted Such a pressure compensation device can with little Cost can be made in a compact design, so that the pump according to the invention meets all industrial requirements.

Ferner wird jede Überlastung eines an die Pumpe angeschlossenen hydraulischen Motors verhindert und die Lebensdauer der Plungerkolbenpumpe erheblich erhöht.Furthermore, any overload of a hydraulic connected to the pump Prevents the motor and significantly increases the service life of the plunger pump.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

9 plunger pump with a pressure equalization device, thereby it is not indicated that several axially arranged plungers (12) of an inclined Nok kenscheibe (4; 4 ') for generating a pumping effect are reciprocable, and that the cam disk by a resilient device is tiltably supported, which causes a change in the WinkQls of the cam disk.

2. Plunger pump with a pressure compensation device according to claim 1, characterized in that a moving part (7) is the cam disk supported tiltably, and that a resilient part (8) supports the movable part movably and causes the angle of the cam to change.

3. Plunger pump with a pressure equalization device according to a of claims 1 and 2, characterized in that a bearing (6; 6 ') between the cam disc (4; 4 ') and the movable part (7) is provided0