DD213264C2

DD213264C2 - Druckstromerzeuger mit verstellbarem foerderstrom

Info

Publication number: DD213264C2
Application number: DD24685782A
Authority: DD
Inventors: Erhard Hummel; Hans Schneider
Original assignee: Komb Umformtechnik Erfurt Ers
Priority date: 1982-12-31
Filing date: 1982-12-31
Publication date: 1985-12-18
Also published as: DD213264A1

Abstract

Der Druckstromerzeuger betrifft ein Gerät mit verstellbarem Förderstrom und axial zur Drehachse angeordneten.

Description

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Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft einen Druckstromerzeuger mit verstellbarem Förderstrom und axial zur Drehachse angeordneten, in einem umlaufenden Gehäuse geführten und sich zur Gehäusewand selbst abdichtenden Kolben, für hydraulische Anlagen, in denen die Erzeugung eines regelbaren Förderstromes erforderlich ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In den bekannten technischen Lösungen werden bei Druckstromerzeugern mit axial zur Drehachse in einem umlaufenden Gehäuse befindlichen Kolben zur Förderstromverstellung in ihrer Schräglage zur Steuerplatte verstellbare Anlaufelemente der mehrachsigen Kolbenlager mit einer mittig zum Kolbenumlaufkreis liegenden Drehachse verwendet. Bei diesen Druckstromerzeugern befindet sich an der Stelle des Überganges des Kolbens vom Druck- zum Saugraum ein von der Förderstromeinstellung abhängiges unter Druck stehendes Flüssigkeitsvolumen im Raum zwischen Steuerplatte, Kolben und Gehäuse.

Durch die schlagartige Entlastung dieses unter Druck stehenden Volumens in den Saugraum wird ein relativ lautes Geräusch verursacht. Eine Minimierung dieses Geräusches durch Entlastungsnuten in der Steuerplatte ist jeweils nur für eine Förderstromeinstellung möglich.

Nach der DE-OS2618048 ist ein Axialkolbenpumpe mit axial umlaufenden und durch Federn gegen eine Schrägscheibe gepreßten hohlgebohrten Verdrängerelementen bekannt, bei der durch mehrere Entlastungsbohrungen, die in Verbindung mit einem Steuerschieber durch den Druck im verbleibenden Hubraum beim Übergang vom Druck- zum Saugraum gesteuert werden, zu diesem Zeitpunkt eine gesteuerte Entspannung des im verbleibenden Hubraum vorhandenen und unter Druck stehenden Mediums geschieht. In der dargestellten Fig. 1 liegt der Drehpunkt der Schrägscheibe in Richtung der Kolbenachse. Eine Minimierung des Hubraumvolumens beim Übergang vom Druck- zum Saugraum ist nicht vorgesehen. Die hohlgebohrten Kolben stehen dazu im Widerspruch.

Nach der DE-OS2166808 ist ein Axialkolbenmotor mit einer hydraulischen Verstellung der Schrägscheibe durch einen Kolben bekannt, bei dem die Schrägscheibe auf der einen Seite des Querstückes, unmittelbar in Richtung der Achse des momentan am Wendepunkt zwischen Druck- und Saugraum stehenden Kolbens, angelenkt ist und auf der genau 180° gegenüberliegenden Seite momentan am Wendepunkt des zwischen Saug- und Druckraum stehenden Kolbens ein hydraulisch beaufschlagter Stellkolben zum Ausschwenken der Schrägscheibe angreift. Obwohl auch hier der Drehpunkt der Lagerung der Schrägscheibe — entsprechend der dargestellten Fig. — in Richtung der Kolbenachse angeordnet ist, der sich am Wendepunkt zwischen Druck- und Saugraum befindet, erfolgt keine Minimierung des Volumens im Hubraum beim Übergang vom Druck- zum Saugraum.

Das beim Übergang vom Druck- zum Saugraum verbleibende Hubraumvolumen ist abhängig von der Hubverstellung, d. h. vom eingestellten Förderstrom, wobei auf Grund der in den Fig. 1 beider DE-OS dargestellten, aber nicht näher benannten Anordnung des Drehpunktes der Schrägscheibe in Richtung der Kolbenlängsachse zum Zeitpunkt des Überganges vom Druck- zum Saugraum nur eine geringe Volumenänderung auftritt. Nachteilig ist in beiden Ausführungen, daß das im Kolbenhubraum verbleibende Restvolumen beim Übergang vom Druck- zum Saugraum nicht unabhängig von der Einstellung des Förderstromes und außerdem, durch die hohlgebohrten Kolben relativ groß ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen geräuscharmen Druckstromerzeuger mit verstellbarem Förderstrom, verbessertem Wirkungsgrad und verringerter Pulsation des Druckstromes zu schaffen.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckstromerzeuger mit verstellbaren Förderstrom und axial zur Drehachse angeordneten in einem Gehäuse geführten und sich zur Gehäusewand selbst abdichtenden Kolben, die an einer Seite ein mehrachsiges Lager besitzen und einer an dieses umlaufende Gehäuse angepreßten Steuerplatte, in der vorzugsweise zwei nierenförmige Durchbrüche mit einem vorzugsweise mit dem Kolbenmittenkreis übereinstimmenden Mittellinienkreis vorhanden sind, von denen einer mit einem Sauganschluß und der zweite mit einem Druckanschluß verbunden ist, und die mindestens einen Kolbendurchmesser an ihren nahesten Punkten voneinander entfernt sind, zu schaffender beim Übergang des Förderelementes vom Druckraum zum Saugraum ein von der Förderstromeinstellung unabhängiges, konstantes, minimales, Druckflüssigkeit enthaltendes Volumen besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drehachse für das zur Förderstromverstellung erforderliche in seiner Schräglage zur Steuerplatte verstellbare Anlaufelement der mehrachsigen Kolbenlager die Tangente an einer ellyptischen Kurve durch die Schnittpunkte der Bewegungsachsen der mehrachsigen Kolbenlager an der Stelle der kürzesten Entfernung dieser ellyptischen Kurve von der Steuerplatte bei Schrägstellung des Anlaufelementes ist. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung besitzen die Kolben an ihrer der Steuerplatte zugewandten Kolbenfläche eine geschlossene Kreisfläche, die beim Durchlaufen der Übergangsstelle vom Druck- zum Saugraum mit dem Gehäuse und der Steuerplatte ein vergleichsweise zum maximalen Kolbenhubvolumen geringes, nur durch die Fertigungstoleranzen bedingtes Volumen einschließt.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist in der Kolbenfläche eine Drosselbohrung mit einer Verbindung zum mehrachsigen Kolbenlager angeordnet. Diese Drosselbohrung ist in einer weiteren Ausbildung der Erfindung durch ein Sperrelement, das durch eine Feder auf einen Sitz gepreßt wird, verschließbar. Die Vorteile der erfindungsmäßigen Lösung liegen darin, daß zum Zeitpunkt des Überganges von der Druckfunktion des Kolbens zur Saugfunktion nur ein sehr geringes und von der Förderstromeinstellung unabhängiges mit Drucköl gefülltes Volumen entspannt wird, und damit eine erhebliche Geräuschabsenkung ohne wesentlichen fertigungstechnischen Mehraufwand erreicht wird. Günstig auf das Geräusch wirkt sich ebenfalls die dabei vorhandene Minimierung des Volumens beim Übergang von der Saug- zur Druckfunktion aus. Weitere Vorteile der Lösung sind eine Verbesserung des Wirkungsgrades, da das Volumen der Druckentspannung relativ gering ist und eine Verringerung der Pulsation des Druckstromes.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: Druckstromerzeuger im Schnitt Fig.2: Steuerplatte in der Draufsicht

Fig.3: Grundriß der ellyptischen Kurve durch die Schnittpunkte der Bewegungsachsen der mehrachsigen Kolbenlager Fig.4: Kolben im Schnitt

Fig. 5: Kolbenteil mit Rückschlagventil im Schnitt

In Fig. 1 wird das Gehäuse 2 durch eine nicht dargestellte Einrichtung in der Drehrichtung 16 gedreht und nimmt dabei die sich in den Bohrungen selbstabdichtenden eingepaßten Kolben, von denen zwei mit den Bezugszeichen 5 und 22 dargestellt sind, mit. Dabei gleiten die mehrachsigen Kolbenlager 4 und 25 am schwenkbaren Anlaufelement 3, wodurch eine axiale Bewegung der Kolben 5 und 22 im Gehäuse bewirkt wird. Die sich zwischen der Kolbenfläche 13, dem Gehäuse 2 und der Steuerplatte 1 ergebenden Kolbenhubvolumen 14 und Volumen 23 verändern dabei ihre Größe. In Fig. 1 ist der Kolben 5 in der Stellung des für die Schrägstellung des Anlaufelements 3 maximalen Kolbenhubvolumens 14 und der Kolben 22 in der Stellung des minimalen Volumens 23 dargestellt. Den dargestellten Kolben 5 und 22 gegenüber befinden sich auf der feststehenden Steuerplatte 1 in Fig.3 die zwischen den nierenförmigen Durchbrüchen 6 und 7 vorhandenen Stege, so daß das Kolbenhubvolumen 14 und das Volumen 23 eingeschlossen sind. Bei der weiteren Drehung des Gehäuses 2 wird der Kolben 5 axial so bewegt, daß das Kolbenhubvolumen 14 verkleinert wird, d.h. in den nierenförmigen Durchbruch 7 wird Druckmedium gefördert, daß über den Druckanschluß 10 zu den Steuer- und Arbeitsgliedern 12 fließen kann, und der Kolben 22 wird axial so bewegt, daß sich das Volumen 23 vergrößert und daß dabei Druckmedium aus dem Tank 11 über den Sauganschluß 9 und den nierenförmigen Durchbruch 6 fließen kann. Jeweils nach einer Drehung um 180° wechselt jeder Kolben 5 bzw. 22 von der Saug- und Druckfunktion. Zur Vermeidung von lärmverursachenden Druckentspannungen beim Übergang von der Druckfunktion zur Saugfunktion muß das Volumen 23 an dieser Stelle möglichst klein sein. Dieses Volumen 23 darf sich an dieser Stelle bei Veränderung des Förderstromes durch die Veränderung der Schrägstellung des Anlaufelementes 3 nicht verändern, um für die Entspannung des minimalen Volumens 23 konstante Bedingungen zu erhalten.

Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, der wegen des Ausgleiches der Rückstellkräfte eine mittige Anlenkung des Anlaufelementes 3 vorsieht, wird dieses Anlaufelement 3 bei der erfindungsgemäßen Lösung so angelenkt, daß seine Drehachse 15 die Tangente an der ellyptischen Kurve 17 durch die Schnittpunkte 18 und 19 der Bewegungsachsen der mehrachsigen Kolbenlager 4 und 25 an der Stelle 26 der kürzesten Entfernung der ellyptischen Kurve 17 durch die Schnittpunkte 18 und 19 der Bewegungsachsen der mehrachsigen Kolbenlager 4 und 25 von der Steuerplatte 1 ist. Mit dieser Lösung wird erreicht, daß beim Übergang vom Druck- zum Saugraum das eingeschlossene Volumen 23 zwischen den Kolben 22, dem Gehäuse 2 und der Steuerplatte 1 sehr klein ist. Unabhängig von der Schrägstellung des Anlaufelementes 3 bleibt dieses Volumen 23 konstant und kann durch entsprechende Entlastungskerben in der Steuerplatte druckentlastet werden. Beim Übergang vom Saug- zum Druckraum entspricht das aus dem jeweiligen Hub resultierende Kolbenhubvolumen 14 dem jeweiligen Fördervolumen. Damit erfolgt eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Pumpe und gleichzeitig eine Verringerung der Pulsation des Druckstromes.

Zur Schmierung der sphärischen Lagerfläche 21 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, der Kolben 5 an seiner Kolbenfläche 13 eine Drosselbohrung 24 mit einer Verbindung 20 zur sphärischen Lagerfläche 21 enthalten. Diese Drosseibohrung 24 kann durch ein Sperrelement 27, das durch die Feder 28 auf den Sitz 29 gepreßt wird, verschlossen werden. Dadurch kann beim Übergang von der Druck- zur Saugfunktion kein Druckmedium über die Drosselbohrung 24 zurückfließen.

Claims

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Erfindungsanpruch:

1. Druckstromerzeuger mit verstellbarem Förderstrom und axial zur Drehachse angeordneten in einem Gehäuse geführten und sich zur Gehäusewand selbst abdichtenden Kolben, die an einer Seite ein mehrachsiges Lager besitzen, und einer an dieses umlaufende Gehäuse angepreßten Steuerplatte, in der vorzugsweise zwei nierenförmige Durchbrüche mit einem vorzugsweise mit dem Kolbenmittenkreis übereinstimmenden Mittellinienkreis vorhanden sind, von denen einer mit einem Sauganschluß und der zweite mit einem Druckanschluß verbunden ist, und die mindestens einen Kolbendurchmesser voneinander an ihren nahesten Punkten entfernt sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehachse (15) für das zur Förderstromverstellung erforderliche, in seiner Schräglage zur Steuerplatte (1) verstellbare Anlaufelement (3) der mehrachsigen Kolbenlager (4; 25) die Tangente an einer ellyptischen Kurve (17) durch die Schnittpunkte (18; 19) der Bewegungsachsen der mehrachsigen Kolbenlager (4; 25) an der Stelle der kürzesten Entfernung (26) dieser ellyptischen Kurve (17) von der Steuerplatte (1) bei Schrägstellung des Anlaufelementes (3) ist.
2. Druckstromerzeuger nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolben (5; 22) an ihrer der Steuerplatte (1) zugewandten Kolbenfläche (13) eine geschlossene Kreisfläche besitzen, die beim Durchlaufen der Übergangsstelle vom Druck- zum Saugraum mit dem Gehäuse (2) und der Steuerplatte (1) ein vergleichsweise zum maximalen Kolbenhubvolumen (14) geringes, nur durch die Fertigungstoleranzen bedingtes Volumen (23) einschließt.
3. Druckstromerzeuger nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kolbenfläche (13) eine Drosselbohrung (24) mit einer Verbindung (20) zum mehrachsigen Kolbenlager (4) angeordnet ist.
4. Druckstromerzeuger nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Drosselbohrung (24) durch ein Sperrelement (27), das durch eine Feder (28) auf einen Sitz (29) gepreßt wird, verschließbar ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen