DE2924768A1 - Pump with several, eccentric shaft driven piston-cylinder units - has feed valves to cylinders sequentially pilot operated to close as output pressure increases - Google Patents
Pump with several, eccentric shaft driven piston-cylinder units - has feed valves to cylinders sequentially pilot operated to close as output pressure increasesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit mehrerenThe invention relates to a piston pump with several
Zylinder-Kolben-Aggregaten, deren Kolben von auf einer Antriebswelle gelagerten Exzentern angetrieben sind. Das Fördermedium der Pumpe wird durch eine Vorfüllpumpe über Saugventile in die Zylinderräume der Zylinder-Kolben-Aggregate eingespeist. Durch den von der Vorfüllpumpe erzeugten Druck werden die Kolben gegen die Exzenter angepresst, so daß sie in jeder Phase der Hubbewegungen mit Andruck an den Exzentern anliegen.Cylinder-piston units, the pistons of which are mounted on a drive shaft mounted eccentrics are driven. The pump's medium is conveyed through a Priming pump via suction valves into the cylinder chambers of the cylinder-piston units fed in. The pistons are counteracted by the pressure generated by the priming pump the eccentric pressed so that they are pressed in every phase of the stroke movements rest on the eccentrics.
Das Fördervolumen der Pumpe wird in Abhängigkeit von dem Hubvolumen und der Frequenz durch die Anzahl der in einer Pumpe vereinigten Zylinder-Kolben-Aggregate bestimmt. Die Pumpe erzeugt daher bei konstanter Antriebsdrehzahl einen konstanten Förderstrom. Wenn der maximale Betriebsdruck erreicht ist, wird die Pumpe abgeschaltet oder der Förderstrom wird über ein Druckumschaltventil im drucklosen Umlauf in den Tank zurückgeleitet. Nach einem bestimmten Druckabfall im angeschlossenen Netz schaltet die Pumpe wieder ein bzw. über das Druckumschaltventil wieder auf Förderleistung.The delivery volume of the pump is dependent on the stroke volume and the frequency through the number of cylinder-piston units combined in one pump certainly. The pump therefore generates a constant one at a constant drive speed Flow rate. When the maximum operating pressure is reached, the pump is switched off or the delivery flow is fed into the Tank returned. It switches after a certain pressure drop in the connected network the pump on again or on the pressure switching valve again on delivery rate.
Bei einer derartigen Konstantpumpe, die in Intervallen schaltet, ist also der erzeugte Förderstrom nicht an den jeweiligen Fördermengenbedarf angepaßt. Es ist daher mit einer großen Schalthäufigkeit der Pumpe zu rechnen, wenn die Pumpe für ein verzweigtes Leitungsnetz zur Versorgung von einer Vielzahl von Druckmittelverbrauchern eingesetzt ist, die unabhängig voneinander mit unregelmäßiger Häufigkeit betätigt werden. Die häufigen Schaltspiele des Antriebsmotors führen zu einem hohen Energieverbrauch bzw.With such a fixed displacement pump, which switches at intervals, is so the flow generated is not adapted to the respective flow requirement. It is therefore to be expected that the pump will switch frequently when the pump is for a branched line network to supply a large number of pressure medium consumers is used, which is operated independently of each other with irregular frequency will. The frequent switching cycles of the drive motor lead to high energy consumption respectively.
zu einem schnellen Verschleiß des Druckumschaltventils.rapid wear of the pressure switching valve.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenpumpe der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Gattung so auszubilden, daß der Förderstrom auf einfache Weise dem jeweiligen Förderbedarf angepasst werden kann.It is the object of the present invention to provide a piston pump specified in the preamble of the main claim To train the genre in such a way that that the flow can be easily adapted to the respective delivery requirement can.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankers für ein spezielles Zylinder-Kolben-Aggregat ist Gegenstand der Unteransprüche 4 und 5.This task is given in the characterizing part of the main claim Funds resolved. The advantageous embodiment of the invention is the subject of Dependent claims 2 and 3. An advantageous development of the concept of the invention for a special cylinder-piston unit is the subject of dependent claims 4 and 5.
Der Förderstrom der erfindungsgemäßen Pumpe wird an den jeweiligen Förderbedarf durch Regelventile angepaßt, die in die Zuleitungen von der Vorfüllpumpe zu den Druckräumen der einzelnen Zylinder-Kolben-Aggregate eingebaut sind und die Zufuhr des Fördermediums von der Vorfüllpumpe zu den einzelnen Zylinder-Kolben-Aggregaten bei einem Anstieg des Druckes im Förderstrom stufenweise nacheinander abschalten.The flow rate of the pump according to the invention is based on the respective Feed requirement adjusted by control valves in the feed lines from the pre-charge pump to the pressure chambers of the individual cylinder-piston units are installed and the Supply of the pumped medium from the pre-charge pump to the individual cylinder-piston units If the pressure in the delivery flow rises, switch off gradually one after the other.
Der Kolben des nicht mehr durch den Vorfülldruck beaufschlagten Zylinder-Kolben-Aggregates hebt dann von dem Antriebsexzenter ab und bleibt im oberen Totpunkt stehen.The piston of the cylinder-piston unit that is no longer pressurized by the pre-charge pressure then lifts off the drive eccentric and remains at top dead center.
Dabei verringert sich der Gesamt-Förderstrom der Pumpe um den Förderstromanteil des jeweils abgeschalteten Kolbens, wobei der Druck im Förderstrom bzw. dem angeschlossenen Netz stufenweise soweit ansteigt, bis der maximale Betriebsdruck erreicht ist. Umgekehrt schalten die Regelventile den Zustrom von der Vorfüllpumpe zu den einzelnen Zylinder-Kolben-Aggregaten bei einem Druckabfall im Netz nacheinander wieder zu, so daß der Förderstrom wieder bis zur maximalen Förderleistung ansteigt.The total flow rate of the pump is reduced by the flow rate portion of the respective switched off piston, whereby the pressure in the delivery flow or the connected The network increases gradually until the maximum operating pressure is reached. Vice versa the control valves switch the flow from the pre-charge pump to the individual cylinder-piston units in the event of a pressure drop in the network one after the other, so that the flow rate again up to the maximum delivery rate.
Die Regelventile können auch so eingestellt sein, daß die Zufuhr von der Vorfüllpumpe beim Schalten nicht vollkommen unterbrochen wird, sondern daß der Druck in der Zuleitung von der Vorfüllpumpe soweit reduziert wird, daß die Kolben von den Exzentern der Zylinder-Kolben-Aggregate gerade abheben.The control valves can also be set so that the supply of the priming pump is not completely interrupted when switching, but that the Pressure in the feed line from the pre-charge pump is reduced to such an extent that the pistons just lift off the eccentrics of the cylinder-piston units.
In den Regelventilen wird der Druck im Förderstrom über Schaltkolben mit einer Gegenkraft abgeglichen, die mechanisch durch Federn oder hydraulisch erzeugt wird. Die einzelnen Regelventile verfügen über Federn mit unterschiedlich vorgespannter, zueinander abgestufter Federkraft, die den Schaltvorgang in der gewünschten Abstufung an der Pumpe herbeiführen.In the control valves, the pressure in the delivery flow is controlled via switching pistons balanced with a counterforce that is generated mechanically by springs or hydraulically will. The individual control valves have springs with differently preloaded, spring force graduated to each other, the switching process in the desired gradation at the pump.
Soll der Druckabgleich in den Regelventilen hydraulisch erfolgen, so wird es gemäß der Erfindung als besonders zweckmäßig angesehen, eine Kolbenpumpe zu verwenden, deren Zylinder-Kolben-Aggregate durch Dichtungsschläuche abgedichtet sind, die auf ihrer Mantelfläche durch ein unter Druck stehendes Schmiermittel geschmiert sind. Die auf die Schaltkolben wirkende Gegenkraft wird dabei durch den Druck des Schmiermittels ausgeübt, der auf unterschiedliche, zueinander abgestufte Kolbenflächen der einzelnen Regelventile wirkt. Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, den Anfangsdruck für den Beginn der druckabgestuften Regelung des Förderstromes zu verändern. Dies wird durch ein federbelastetes Druckminderventil in der Zuleitung von der Schmiermittelpumpe erreicht, mit dem der Druck des auf die Kolbenflächen der Regelventile zugeführten Schmiermittels geregelt wird.If the pressure compensation in the control valves is to take place hydraulically, so it is considered particularly expedient according to the invention, a piston pump to use the cylinder-piston assemblies of which are sealed by sealing hoses are lubricated on their outer surface by a pressurized lubricant are. The counterforce acting on the switching piston is caused by the pressure of the Lubricant exerted on different, mutually graded piston surfaces of the individual control valves acts. It may also prove useful to use the To change the initial pressure for the beginning of the pressure-graded regulation of the flow rate. This is done by a spring-loaded pressure reducing valve in the supply line from the lubricant pump achieved with which the pressure of the supplied to the piston surfaces of the control valves Lubricant is regulated.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Eine Kolbenpumpe, deren wesentliche Funktionselemente symbolisch dargestellt sind, Fig. 2: einen Längsschnitt von einem innerhalb eines Pumpenkörpers angeordneten Zylinder-Kolben-Aggregat, Fig. 3: eine alternative Ausführungsform eines Zylinder-Kolben-Aggregates entsprechend Fig. 2, Fig. 4 bis 6: verschiedene Anordnungen zur Steuerung des Förderstromes bei einem Zylinder-Kolben-Aggregat, Fig. 7 bis 8: je ein Druck-Förderstrom-Diagramm der Kolbenpumpe.The invention is explained below with reference to the drawings of exemplary embodiments explained. They show: FIG. 1: A piston pump, its essential functional elements are shown symbolically, FIG. 2: a longitudinal section of one within one Pump body arranged cylinder-piston unit, Fig. 3: an alternative embodiment of a cylinder-piston unit according to Fig. 2, Fig. 4 to 6: different Arrangements for controlling the delivery flow in a cylinder-piston unit, Fig. 7 to 8: each a pressure-flow diagram of the piston pump.
In Fig. 1 sind drei radial in einem Pumpengehäuse 1 angeordnete Kolbenventilblöcke 2 dargestellt, wobei die Kolbenpumpe aus zwei hintereinander liegenden Einheiten dieser Art, d.h. insgesamt sechs Kolbenventilblöcken zusammengesetzt ist. Die Anzahl der Kolbenventilblöcke 2 und ihre Anordnung zu einer Pumpe kann jedoch auch von dieser Bauart abweichen.1 shows three piston valve blocks arranged radially in a pump housing 1 2, the piston pump consisting of two units lying one behind the other of this type, i.e. a total of six piston valve blocks is composed. The number the piston valve blocks 2 and their arrangement to a pump can, however, also from differ from this design.
In Fig. 2 und 3 sind zwei unterschiedlich ausgeführte Kolbenventilblöcke 2 dargestellt. Der Kolbenventilblock 2 aus Fig. 2 verfügt über einen Kolben 3, der in einer zylindrischen Bohrung 4 des Ventilgehäuses5verschiebbar geführt ist und über einen Exzenter6 einer angetriebenen Exzenterwelle 7 angetrieben ist. Das Druckmedium wird von der an den Anschluß 8 angeschlossenen Zuführleitung 9 von einer Vorfüllpumpe 10 zugeführt und über ein Saugventil 11 in den Zylinderraum 12 eingeleitet. Es wird durch die Hubbewegung des Kolbens 3 über den Drucksammelraum 13 und das Druckventil 14 zum Anschluß 15 der Förderstromleitung 16 gefördert. Zwischen dem Kolben 3 und dem Ventilblockgehäuse 5 ist zusätzlich eine Zugfeder 17 eingespannt.In Fig. 2 and 3 are two differently designed piston valve blocks 2 shown. The piston valve block 2 from FIG. 2 has a piston 3 which is guided displaceably in a cylindrical bore 4 of the valve housing 5 and is driven via an eccentric 6 of a driven eccentric shaft 7. The print medium is from the supply line 9 connected to the connection 8 from a pre-filling pump 10 and introduced into the cylinder chamber 12 via a suction valve 11. It will by the stroke movement of the piston 3 via the pressure accumulation chamber 13 and the pressure valve 14 conveyed to the connection 15 of the delivery flow line 16. Between the piston 3 and The valve block housing 5 is additionally clamped in a tension spring 17.
Der Kolbenventilblock 2 aus Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dadurch, daß der Zylinderraum 12 durch einen in einer zylinderförmigen Führungsbüchse 18 anliegenden Dichtungsschlauch 19 abgedichtet ist, der an einem Ende in dem Ventilblockgehäuse 5 eingespannt und am anderen Ende mit einem in der Führungsbüchse 18 axial verschiebbaren Kolbenkörper 20 verbunden ist, der ebenfalls über einen Exzenter 6 einer Exzenterwelle 7 angetrieben ist. Der Dichtungsschlauch 19 ist auf seiner Mantelfläche durch ein unter Druck stehendes Schmiermitte. geschmiert, das von einer außen liegenden Schmiermittelpumpe 21 erzeugt wird und über eine Schmiermittelleitung 22 in einen Schmiermittelkanal 23 des Gehäuses 5 eingespeist und wieder abgeführt wird.The piston valve block 2 from Fig. 3 differs from that in Fig. 2 characterized in that the cylinder space 12 is in a cylindrical guide bushing 18 adjacent sealing hose 19 is sealed, which at one end in the valve block housing 5 clamped and at the other end with an axially displaceable in the guide sleeve 18 Piston body 20 is connected, which also has an eccentric 6 of an eccentric shaft 7 is driven. The sealing tube 19 is on its outer surface through a pressurized lubricant. lubricated that from an outside lying Lubricant pump 21 is generated and via a lubricant line 22 in a Lubricant channel 23 of the housing 5 is fed and discharged again.
Mit dem Begriff Zylinder-Kolben-Aggregat sind folgende Teile bezeichnet: Der Kolben 3 und der Zylinder 4 bzw.The term cylinder-piston unit refers to the following parts: The piston 3 and the cylinder 4 or
die Führungsbüchse 18, der Dichtungsschlauch 19 und der Kolbenkörper 20. Das Fördermedium der Pumpe wird über die Zuleitungen 9 von der Vorfüllpumpe 10 in die einzelnen Zylinder-Kolben-Aggregate 3, 4 bzw. 18, 19, 20 und über die Förderstromleitungen 16 ins Netz gefördert. In die zu jedem Zylinderkolbenaggregat 3, 4 bzw. 18, 19, 20 abzweigenden Zuleitungen 9 sind Regelventile 24 eingebaut.the guide bush 18, the sealing tube 19 and the piston body 20. The pump's medium is conveyed via the feed lines 9 from the pre-charge pump 10 in the individual cylinder-piston units 3, 4 or 18, 19, 20 and over the Conveying flow lines 16 promoted into the network. In to each cylinder-piston unit 3, 4 or 18, 19, 20 branching feed lines 9 are built in control valves 24.
Diese an sich bekannten Regelventile 24 sind in der Zeichnung nur symbolisch dargestellt, ohne daß die Einzelteile der Ventile mit Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Die Regelventile 24 verfügen über je einen doppelseitig beaufschlagbaren Schaltkolben, der ein Schließglied betätigt, das den Öffnungsquerschnitt der Zuleitung 9 zum Zylinderraum 12 des jeweils angeschlossenen Zylinder-Kolben-Aggregates 3, 4 bzw. 18, 19, 20 zu- oder absperrt. Der Schaltkolben jedes Regelventils 24 ist auf der einen Kolbenseite über eine Abzweigleitung 25 durch den Druck in der Förderstromleitung 16 beaufschlagt. Auf der anderen Kolbenseite wird eine Gegenkraft durch eine Feder (Fig. 1 und 4) aufgebracht oder hydraulisch durch den Druck der Schmiermittelpumpe 21 (Fig. 5 und 6) erzeugt. Die Federn der einzelnen Regelventile 24 sind unterschiedlich und zueinander abgestuft vorgespannt, so daß bei einem Anstieg des Druckes in der Förderstromleitung 16 die einzelnen Regelventile 24 nacheinander schalten und den öffnungsquerschnitt der Zuleitungen 19 von der Vorfüllpumpe 10 zu den Zylinderräumen 12 absperren. Bei einem Druckabfall in der Förderstromleitung 16 öffnen die Regelventile 24 wieder in umgekehrter Reihenfolge. Auf diese Weise wird der Förderstrom an den jeweiligen Förderbedarf angepaßt.These control valves 24, which are known per se, are only shown in the drawing shown symbolically without the individual parts of the valves being identified with reference numerals are. The control valves 24 each have a switching piston that can be acted upon on both sides, which actuates a closing element, which opens the cross-section of the supply line 9 to the cylinder space 12 of the respectively connected cylinder-piston unit 3, 4 or 18, 19, 20 to- or shut off. The switching piston of each control valve 24 is on one side of the piston acted upon by the pressure in the delivery flow line 16 via a branch line 25. On the other side of the piston, a counterforce is exerted by a spring (Fig. 1 and 4) applied or hydraulically by the pressure of the lubricant pump 21 (Fig. 5 and 6) generated. The springs of the individual control valves 24 are different and to one another stepped prestressed so that when the pressure in the delivery flow line increases 16 switch the individual control valves 24 one after the other and the opening cross-section of the feed lines 19 from the prefill pump 10 to the cylinder chambers 12. at a pressure drop in the delivery flow line 16, the control valves 24 open again in reverse order. In this way the flow rate is adjusted to the respective Adjusted support needs.
Bei den in Fig. 5 und 6 dargestellten Regelventilen 24 sind anstelle von Federn hydraulisch beaufschlagbare Kolbenflächen vorgesehen, die über die Leitungen 22 vom Druck des Schmiermittels der Schmiermittelpumpe 21 beaufschlagt sind und die zur Erzeugung der Gegenkraft unterschiedliche, zueinander abgestufte Kolbenflächen aufweisen.In the control valves 24 shown in Fig. 5 and 6 are instead Piston surfaces which can be hydraulically acted upon by springs are provided, which over the lines 22 are acted upon by the pressure of the lubricant of the lubricant pump 21 and the different, stepped piston surfaces for generating the counterforce exhibit.
Diese bewirken das stufenweise Zu- und Abschalten der Regelventile 24, über die der Förderstrom1ter Pumpe geregelt wird.These cause the control valves to be switched on and off in stages 24, via which the flow rate of the pump is regulated.
In Fig. 6 ist in die Zuleitung 22 von derSchmiermitteiiurt 21 zum Re-24 gelventil ein federbelastetes Druckminderventil 26 eingebaut, mit dem der Druck des Schmiermittels variiert werden kann. Bei einer Absenkung des auf die Kolbenfläche der Schaltkolben der Regelventile 24 wirkenden Schmiermitteldruckes sinkt die erzeugte Gegenkraft, so daß der Anfangsdruck für den Beginn der druckabhängigen Regelung des Förderstromes in Abhängigkeit von der am Druckminderventil 26 eingestellten Federkraft herabgesetzt wird.In Fig. 6 is in the supply line 22 from the lubricant 21 to the Re-24 gelventil a spring-loaded pressure reducing valve 26 built in, with which the Pressure of the lubricant can be varied. With a lowering of the on the piston surface the switching piston of the control valves 24 acting lubricant pressure decreases the generated Counterforce, so that the initial pressure for the start of the pressure-dependent control of the flow rate as a function of the value set on the pressure reducing valve 26 Spring force is reduced.
In Fig. 7 und 8 ist anhand von Druck-Förderstrom-Diagrammen dargestellt, wie beispielsweise der Förderstrom einer mit sechs Zylinder-Kolben-Aggregaten 3, 4 bzw. 18, 19, 20 ausgerüsteten Pumpe unterschiedlich geregelt werden kann. Die Abstufungen im Förderstrom sind mit dem Hubvolumen der einzelnen Zylinder-Kolben-Aggregate 3, 4 bzw. 18, 19, 20 vorgegeben. Der Druckabfall bzw. Anstieg wird durch die an den einzelnen Regelventilen 24 wirksame Gegenkraft bestimmt, die mechanisch durch unterschiedlich vorgespannte Federn oder hydraulisch über unterschiedliche Kolbenflächen durch den Schmiermitteldruck erzeugt wird. Wie aus dem Vergleich der Diagramme von Fig. 7 und 8 hervorgeht, kann durch die Einstellung der Gegenkraft ein sehr unterschiedlich abgestufter Kennlinienverlauf erzielt werden. Durch eine Verringerung des Schmiermitteldruckes kann die Kennlinie parallel verschoben werden, wodurch der Anfangsdruck für den Beginn der druckabgestuften Regelung verändert wird.In Fig. 7 and 8 it is shown on the basis of pressure-delivery flow diagrams, such as the flow rate of one with six cylinder-piston units 3, 4 or 18, 19, 20 equipped pump can be regulated differently. the Graduations in the flow rate depend on the stroke volume of the individual cylinder-piston units 3, 4 or 18, 19, 20 are specified. The pressure drop or rise is determined by the the individual control valves 24 effective counterforce determined mechanically by differently preloaded springs or hydraulically via different piston surfaces generated by the lubricant pressure. As from comparing the diagrams of 7 and 8 can be seen in a very different way by setting the counterforce graduated characteristic curve can be achieved. By reducing the lubricant pressure the characteristic curve can be shifted in parallel, whereby the initial pressure for the The beginning of the graduated pressure regulation is changed.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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