Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe mit Einrichtung zur Pulsationsminderung

Abstract

 Bei einer Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit in der sich drehenden Zylindertrommel linear beweglichen Kolben und mit einer zur Vermeidung einer Druckpulsation in der Anschlußplatte eingerichteten Umsteuerkapazität soll die Druckpulsation weiter vermindert werden. Hierzu ist vorgesehen, daß in der Anschlußplatte (17) sowie in dem in der Steuerscheibe (20) ausgebildeten Steg (26) zur Verbindung der Umsteuerkapazität (23) mit den über den Steg (26) hinweggehenden Kolbenbohrungen (11) wenigstens zwei Kanäle (24) mit zugehörigen Austrittslöchern (27) ausgebildet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetrieben umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine eine Niederdruckanschlußniere und eine Hochdruckanschlußniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist, und wobei die Kolbenbohrungen durch den Umlauf der Zylindertrommel abwechselnd mit der Niederdruckanschlußniere und der Hochdruckanschlußniere in Überdeckung gebracht werden und dabei einen die Niederdruckanschlußniere von der Hochdruckanschlußniere trennenden Steg in der Steuerscheibe überstreichen, und wobei zur Vermeidung einer Druckpulsation in der Anschlußplatte eine über jeweils wenigstens einen Kanal mit der überstreichenden Kolbenbohrung verbundene Umsteuerkapazität vorgesehen ist.

[0002] Der Aufbau einer gattungsgemäßen Axialkolbenpumpe ist in der Veröffentlichung

Maßnahmen zur Minderung hochdruckseitiger Pulsationen hydrostatischer Schrägscheibeneinheiten" von Marcus Jarchow, Dissertation 1997, Technische Hochschule Aachen, Verlag Mainz, Aachen, im einzelnen beschrieben. Die Veröffentlichung befaßt sich dabei insbesondere mit dem Problem hochdruckseitiger Pulsationen und beschreibt auf Seiten 70 ff eine Lösung dieses Problems mittels einer Umsteuerkapazität. Danach ist es zur Vermeidung von Kompressionsölströmen beim Einsteuern jeder einzelnen Kolbenbohrung der Zylindertrommel in die Hochdruckanschlußniere notwendig, den in der Kolbenbohrung sich durch die Verdichtungsbewegung des Kolbens einstellenden Druck an den auf der Hochdruckseite des Steuerbodens in dessen Hochdruckanschlußniere herrschenden Druck anzugleichen. Dies geschieht bei dem Einsatz einer Umsteuerkapazität mittels Zufuhr von unter Hochdruck stehendem Kompressionsöl in die Kolbenbohrung, wobei die in dem Steuerboden ausgebildete Umsteuerkapazität dazu einerseits über einen Kanal an die Kolbenbohrungen der umlaufenden Zylindertrommel und andererseits über einen weiteren Kanal an die Hochdruckanschlußniere zum jeweiligen Auffüllen der Umsteuerkapazität angeschlossen ist.

[0003] Mit einer derartigen Ausgestaltung ist noch der Nachteil verbunden, daß die unerwünschten hochdruckseitigen Pulsationen in abgeschwächter Form weiterhin auftreten, da mit der Freigabe des von der Umsteuerkapazität wegführenden Kanals durch jeweils einen zwischen den Kolbenbohrungen verlaufenden Steg eine schlagartige Beaufschlagung der Kolbenbohrung mit dem unter Hochdruck von der Umsteuerkapazität zufließenden Kompressionsöl erfolgt, die sich umso mehr in Pulsationen äußert, je niedriger zu diesem Zeitpunkt der jeweils in der Kolbenbohrung von dem dort befindlichen Kolben bei dessen Verdichtungshub erzeugte Druckzustand ist.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Axialkolbenpumpe mit den gattungsgemäßen Merkmalen das Auftreten von Pulsationen weiterhin einzuschränken und ein weicheres Einsteuern der Kolbenbohrung in die Hochdruckanschlußniere sicherzustellen.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

[0006] Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß in der Anschlußplatte sowie in dem in der Steuerscheibe ausgebildeten Steg zur Verbindung der Umsteuerkapazität mit den über den Steg hinweggehenden Kolbenbohrungen wenigstens zwei Kanäle mit zugehörigen Austrittslöchern ausgebildet sind.

[0007] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß eine größere Anzahl von Kanälen zur Verbindung der Umsteuerkapazität mit den Kolbenbohrungen vorgesehen ist.

[0008] Zweckmäßig sind nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die den Kolbenbohrungen zugeordneten Austrittslöcher der Kanäle auf dem durch die Niederdruckanschlußniere und die Hochdruckanschlußniere gebildeten Teilkreis angeordnet.

[0009] Wahlweise können die Austrittslöcher und die Kanäle einen gleichen oder auch einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

[0010] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Austrittslöcher der Kanäle insbesondere bei zwei vorhandenen Kanälen über eine sie einschließende Vertiefung in dem Steg der Steuerscheibe miteinander verbunden.

[0011] Zur weiteren Verbesserung eines möglichst weichen Einsteuerns kann vorgesehen sein, daß die Austrittslöcher der jeweils von der Umsteuerkapazität zu den über den an der Steuerscheibe ausgebildeten Steg hinweggehenden Kolbenbohrungen ausgebildeten Kanäle mit Ansteuerkerben und/oder Aussteuerkerben versehen sind, wobei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das in Drehrichtung der Zylindertrommel erste Austrittsloch mit einer längeren Ansteuerkerbe und einer an das Austrittsloch anschließenden kürzeren Aussteuerkerbe versehen ist. Ergänzend kann vorgesehen sein, daß bei zwei Kanälen in der Anschlußplatte und dem Steg das in Drehrichtung der Zylindertrommel zweite Austrittsloch mit einer kürzeren Ansteuerkerbe und einer längeren Aussteuerkerbe versehen ist. Ebenso kann bei Ausbildung einer die Austrittslöcher der Kanäle in sich einschließenden Vertiefung diese Vertiefung mit einer Ansteuerkerbe und/oder einer Aussteuerkerbe versehen sein.

[0012] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1

eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2

die Umsteuerung des Kolbens unter Einschluß einer zugeordneten Umsteuerkapazität,

Fig. 3

eine Draufsicht auf die feststehende Steuerscheibe mit der Anordnung der Austrittslöcher der zur Verbindung der Kolbenbohrungen mit der Umsteuerkapazität vorgesehenen Kanäle,

Fig. 4

den Gegenstand der Figur 3 in einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5

eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der Figuren 3 bzw. 4.

[0013] Wesentlicher Bestandteil der in Figur 1 dargestellten Axialkolbenpumpe ist eine über einen nicht dargestellten Antrieb über eine Welle 9 in Drehung zu versetzende Zylindertrommel 10, in deren äußeren Bereich axial ausgerichtete Kolbenbohrungen 11 angeordnet sind. In den Kolbenbohrungen 11 ist ein Kolben 12 linear beweglich angeordnet, der an einer Stirnseite der Zylindertrommel 10 mit einer Kugel 13 in einer Pfanne 14 eines außerhalb der Zylindertrommel 10 angeordneten Gleitschuhs 15 gelagert ist. Der Gleitschuh 15 läuft auf einer ortsfest angeordneten Schrägscheibe 16, so daß die Drehung der Zylindertrommel 10 gegenüber der Schrägscheibe 16 in eine lineare Bewegung, axial zur Drehachse gerichtete Bewegung des Kolbens 12 in der Kolbenbohrung 11 umsetzbar ist.

[0014] Auf der der Schrägscheibe 16 gegenüberliegenden Stirnseite der Zylindertrommel 10 ist ebenfalls feststehend eine Steuerscheibe 20 angeordnet, in welcher eine sich über einen Teilumfang erstreckende Anschlußniere 18 für den Hochdruckbereich ausgebildet ist; in dieser Ansicht nicht dargestellt ist eine entsprechend ausgebildete Niederdruckanschlußniere 19, wobei die Anschlußnieren 18, 19 durch einen Steg 26 in der Steuerscheibe 20 (Figur 2) getrennt sind.

[0015] In Figur 2 ist schematisch eine Umsteuerung der Verbindung der Kolbenbohrung 11 mit der Niederdruckanschlußniere 19 einerseits und der Hochdruckanschlußniere 18 andererseits dargestellt, wobei die Umsteuerung über eine Umsteuerkapazität erfolgt. Hierzu ist in der Anschlußplatte 17 eine Umsteuerkapazität 23 ausgebildet, von der zwei Kanäle 24 zur Stirnseite der Zylindertrommel 11 führen und hier in je einem Austrittsloch 27 münden (Figuren 3 bis 5), In die Kanäle 24 ist jeweils ein Widerstand 25 eingeschaltet.

[0016] Aus Figur 2 ist der Steuerungsablauf anhand von drei in der Zylindertrommel 10 nebeneinander angeordneten Kolbenbohrungen 11 mit darin liegenden Kolben 12 ersichtlich, wobei die Kolbenbohrungen 11 jeweils durch Stege 21 voneinander getrennt sind. In der linken Darstellung ist die zugeordnete Kolbenbohrung 11 mit der Niederdruckanschlußniere 19 verbunden, wobei sich der Kolben 12 noch in Richtung seines unteren Totpunktes bewegt, so daß aus der Niederdruckanschlußniere 19 Öl angesaugt wird. Der mittlere Ausschnitt läßt erkennen, daß der Kolben 12 nunmehr im unteren Totpunkt 22 steht, und in dieser Stellung ist das Austrittsloch 27 des Kanals 24 durch den Steg 21 verschlossen. In der rechten Darstellung ist die zugehörige Kolbenbohrung 11 bereits während des Verdichtungshubes des Kolbens 12 in Richtung auf seinen oberen Totpunkt mit der Hochdruckanschlußniere 18 verbunden. Kommt es nun bei einer Drehung der Zylindertrommel 10 zu einer Freigabe des Austrittsloches 27 der Kanäle 24, so wird mit beginnendem Kolbenhub in der mittleren Kolbenbohrung 11 der Druck erhöht, und aufgrund der Freigabe der Kanäle 24 wird zunächst über die Zufuhr von Kompressionsöl aus der Umsteuerkapazität 23 der Druck in der mittleren Kolbenbohrung 11 so weit erhöht, daß bei einer nachfolgenden Verbindung dieser mittleren Kolbenbohrung 11 mit der Hochdruckanschlußniere 18 der Druckstoß und damit die Pulsation bei umlaufender Zylindertrommel 10 entsprechend vermindert ist.

[0017] Die erfindungsgemäße Anordnung von zwei oder mehr Kanälen 24 ist nun in den Figuren 3 bis 5 im einzelnen dargestellt.

[0018] Wie aus Figur 3 ersichtlich, können in dem die Niederdruckanschlußniere 19 und die Hochdruckanschlußniere 18 voneinander trennenden Steg 26 der Steuerscheibe 20 zwei Austrittslöcher 27 von zugeordneten Kanälen 24 angeordnet sein, die auf dem durch die Anschlußnieren 18, 19 vorgegebenen Teilkreis angeordnet sind.

[0019] Wie sich aus Figur 4 entnehmen läßt, können die Austrittslöcher 27 mit entsprechend angeordneten Ansteuerkerben 28 bzw. Aussteuerkerben 30 versehen sein, wobei in Drehrichtung der Zylindertrommel 10 von der Niederdruckanschlußniere 19 zur Hochdruckanschlußniere 18 das erste Austrittsloch 27 mit einer in Umfangsrichtung des Steuerscheibe 20 eine längere Erstreckung aufweisenden Ansteuerkerbe 28 und einer kürzeren Aussteuerkerbe 30 versehen ist, während das in Drehrichtung dahinterliegende Austrittsloch 27 zunächst eine kürzere Ansteuerkerbe 28 und in Richtung der Hochdruckanschlußniere 18 eine längere Aussteuerkerbe 30 aufweist. Diese Ansteuer- und Aussteuerkerben sind in Anzahl, Form, Lage und Größe jeweils variabel und können damit zur Optimierung des Umsteuervorganges entsprechend ausgelegt werden.

[0020] In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Austrittslöcher 27 zweier Kanäle 24 über eine sie einschließende Vertiefung 27 miteinander verbunden sind, so daß sich auch hier eine entsprechend weiche Ansteuercharakteristik ergibt. Vorzugsweise kann die Vertiefung 29 nierenförmig ausgebildet und auf dem durch die Anschlußnieren 18, 19 vorgegebenen Teilkreis angeordnet sein, wobei zusätzlich am Anfang und Ende der Vertiefung 29 Ansteuerkerben bzw. Aussteuerkerben vorgesehen sein können.

[0021] Wie nicht weiter dargestellt, können die Austrittslöcher 27 und die Kanäle 24 einen gleichen oder auch einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die Austrittslöcher 27 mit den daran anschließenden Kanälen 24 können ebenfalls in ihrer Abfolge einen variablen Durchmesser aufweisen und sie können in variablen Winkellagen zueinander angeordnet sein.

[0022] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Ansprüche

1. Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetrieben umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine eine Niederdruckanschlußniere und eine Hochdruckanschlußniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist, und wobei die Kolbenbohrungen durch den Umlauf der Zylindertrommel abwechselnd mit der Niederdruckanschlußniere und der Hochdruckanschlußniere in Überdeckung gebracht werden und dabei einen die Niederdruckanschlußniere von der Hochdruckanschlußniere trennenden Steg in der Steuerscheibe überstreichen, und wobei zur Vermeidung einer Druckpulsation in der Anschlußplatte eine über jeweils wenigstens einen Kanal mit der überstreichenden Kolbenbohrung verbundene Umsteuerkapazität vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschlußplatte (17) sowie in dem in der Steuerscheibe (20) ausgebildeten Steg (26) zur Verbindung der Umsteuerkapazität (23) mit den über den Steg (26) hinweggehenden Kolbenbohrungen (11) wenigstens zwei Kanäle (24) mit zugehörigen Austrittslöchern (27) ausgebildet sind.

2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Kanäle (24) zwischen der Umsteuerkapazität (23) und den überstreichenden Kolbenbohrungen (11) ausgebildet sind.

3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolbenbohrungen (11) zugeordneten Austrittslöcher (27) der Kanäle (24) auf dem durch die Niederdruckanschlußniere (19) und die Hochdruckanschlußniere (18) gebildeten Teilkreis angeordnet sind.

4. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) und die Kanäle (24) einen gleichen Durchmesser aufweisen.

5. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) und die Kanäle (24) einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

6. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) der Kanäle (24) über eine sie einschließende Vertiefung (29) im dem Steg (26) der Steuerscheibe (20) miteinander verbunden sind.

7. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) der Kanäle (24) in dem Steg (26) der Steuerscheibe (20) mit Ansteuerkerben (28) und/oder mit Aussteuerkolben (30) versehen sind.

8. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Drehrichtung der Zylindertrommel (10) erste Austrittsloch (27) mit einer längeren Ansteuerkerbe (28) und einer an das Austrittsloch (27) anschließenden kürzeren Aussteuerkerbe (30) versehen ist.

9. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Kanälen (24) in der Anschlußplatte (17) und dem Steg (26) das in Drehrichtung der Zylindertrommel (10) zweite Austrittsloch (27) mit einer kürzeren Ansteuerkerbe (28) und einer längeren Aussteuerkerbe (30) versehen ist.

10. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (29) mit einer Ansteuerkerbe (28) und/oder einer Aussteuerkerbe (30) versehen ist.

Zeichnung