SE459437B - Axialkolvpump av hoegtryckstyp med kamdrivmekanism - Google Patents

Description

459 437 Härigenom undviker man också större kulfriktioner till följd av exempelvis "uobblingsrörelser" hos kulan i banan.

Enligt ytterligare en fördelaktig utföringsform av pumpen enligt uppfin- ningen är kamstyckena så utformade, att centrum hos kamdrivmekanismens kula ligger radiellt innanför fästpunkterna för axiell förankring av drivaxelns kam- stycke samt radiellt innanför stödytan för kolvens kamstycke mot kolvänden. På detta sätt får man en ren tryckkraftsövergång utan någon nnmentöverföring i drivkammekanismen.

Detta är en väsentlig fördel, särskilt som pumpen enligt uppfinningen är avsedd för höga tryck, eftersom konstruktionen därigenom kan göras klenare med åtföl- jande kostnads- och utrymmesbesparing.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av uppfinningn är det vid kolv- änden fästa kamstycket låst mot vridning relativt pumphuset, företrädesvis medelst en splineskula anordnad i axiella, motstående spår i kamstyckets ytter- sida och pumphusets innersida. Härigenom undviker man att drivaxelns vridrörelse överförs till kolven.

Enligt ytterligare en utföringsform är inloppsventilen av tallrikstyp med ventiltallriken anliggande mot och täckande väsentligen hela kolvänden. Här- igenom kan man göra insugningsöppningen maximalt stor. Vidare, genom att tallri- ken anligger mot kolvänden uppstår ett vakuum däremellan så snart tendens till särande av kolvände och tallrik uppstår, vilket vakuum gör att ventiltallriken direkt följer kolvens rörelse. Denna effekt säkerställs ytterligare genom att det normalt finns en olje- och fettfilmsrest mellan kolvände och ventiltallrik som klibbar ihop dessa två organ. Genom att också göra ventiltallrikens fjäder- förspänning förhållandevis klen blir pumpen "lättandad", dvs insugningsventilen öppnar så snart kolven påbörjar sin insugningsrörelse. Detta i sin tur leder till så lång insugningstid som möjligt och naximal utnyttjning av slagvolymen och pumpen möjliggör sugning av exempelvis fett utan förladdning.

Medan inloppsventilens fjäderförspänning sålunda görs förhållandevis klen är enligt ännu en fördelaktig utföringsform pumpens utlopp försett med en back- ventil med förhållandevis kraftig, reglerbar fjäderförspänning så att kvarstående resttryck i pumpen ej skall utmata pumpmediet genom ventilen när pumpen står stilla.

Enligt ytterligare en fördelaktig utföringsform är returkanaler utförda i pumphusväggen mellan kolvens ändlägen och utrymmet utanför insugningsventilen för evakuering av eventuellt läckande medium till insugningsventilen.

Enligt uppfinningen kan förhållandet mellan slaglängd och kuldiameter väljas mellan 0,1:1 och 0,7:1, företrädesvis lika med 0,65:1. Därefter blir 459 43 kontaktytan mellan kula och kulbana alltför liten med åtföljande förzöjd förslitning av mekanismen. Vid pumpen enligt uppfinningen är emellertid kulans anliggningstryck mot kamstyckenas kulbanor minst i kulbanornas 'djupaste“ partier, vilket gör att förslitningen blir lägst i dessa partier. Förslitning av kulbanorna resulterar i minskad slaglängd hos kolven.

Med föreliggande uppfinning åstadkoms således en mycket kompakt pumpkonst- ruktion, vid vilken kolvarean upptar upp till ca 60% av pumphusets totala tvär- snitt, pumpen innefattar ett minimum av rörliga delar, själva pumpkonstruktionen enbart axelanordning, kula och kolvanordning. Vidare har pumpen i huvudsak I konstant flöde under pumpfasen. i En såsom exempel vald utföringsform av axialpumpen enligt uppfinningen beskrivs i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar pumpen enligt uppfinningen i ett längdtvärsnitt, fig. 2 visar de olika i pumpen ingående komponenterna särade, och fig. 3 visar diagram över pumpflödet som funktion av drivaxelns vridning vid pump med vevmekanism resp vid en pump enligt uppfinningen.

Som framgår av fig. 1 och 2 är pumpen enligt uppfinningen uppbyggd av en cylinder 2 med en i denna rörlig kolv 4. På kolvens ena ände är fäst ett kam- stycke 6 med en kulbana 7 som är utförd som en axiell rullkam för en kula 8.

Kamstycket 6 är fastskruvat med en gängad pinne 9 i kolvänden. Då kulan 8 ut- sätts för mycket stora tryck kan denna lämpligen utgöras av en Brinnelkula.

Kolven 4 är lämpligen utförd i härdat kromstål.

Vid cylindern 2 är ett spindelhus 10 fäst till bildande av själva pump- huset. Inuti spindelhuset 10 är pumpens drivaxel 12 lagrad, dels i ett axialnål- lager 11 för att erhålla tillräcklig bärighet i axiell led och dels, såsom radiallagring av axeln, i ett radialnållager 13 och ett ytterligare kullager 15 dimensionerat för måttlig belastning. Drivaxelns 12 hela lagring är låst i spindelhuset 10 med en låsring 17. I På drivaxelns 12 mot kolven vända ände är ett kamstycke 19 fäst, lämpligen genom limning. Kamstycket 19 är utformat med en, såsom axiell kamyta utförd kul- bana 14, så att kulan 8 kommer att hållas i spåret mellan kulbanorna 7 och 14.

I kulbanorna används lämpligen ett låglegerat kromstål av kullagertyp, alterna- tivt Hadfieldstål. Såväl kulbanorna som kulan kan även utföras i ett keramiskt material, då sådana material är synnerligen hårda och motståndskraftiga mot förslitning.

Kamstycket 6 är låst mot vridning i spindelhuset 10 med hjälp av en splineskula 21 anordnad i motstående spår 23, 25 i kamstyckets 6 utsida resp í insidan av husets 10 vägg.

A 4 459 437 Insugningsventilen 18 är av tallrikstyp och förspänd med en förhållandevis svag hållfjäder 20. En hållkraft hos fjädern av ca 0,1-0,2 kp är lämplig.

Ventiltallriken är i dt närmaste av samma storlek som kolvens ändyta och ventilsätena 27 är utförda så att en så stor inloppsöppning som möjligt erhålls.

I ett aktuellt utföringsexempel är inloppsöppningens genomströmningsarea större än 1/4“, så att strömningshastigheten blir så låg som möjligt i ventilen.

Utloppet 29 är försett med en såsom backventil tjänande kulventi l vars kula 22 är förspänd med en konisk tryckfjäder 24 mot ett säte 26, företrädesvis utfört i polyuretan. Kulventilens öppningstryck är justebart medelst en gängad fjäderhållare 28. Utloppskanalen före kulventilen är förhållandevis liten, i ett aktuellt utföringsexempel är diametern 4 mm. Tryckfjädern 24 är ställd att öppna vid ett förhållandevis högt tryck, i ett aktuellt utföringsexempel vid 4 kp/cm2, så att kvarstående resttryck ej skall utmata olja eller fett genom ventilen, när pumpen står stilla.

En returkanal 30 är utformad i cylindern 2 mellan kolvens 4 ändlägen för att evakuera eventuellt läckande medium till insugningsventilen 18.

När drivaxeln 12 sålunda roteras överförs denna rotationsrörelse via kulans 8 rörelse i kamkulbanorna 7, 14 i en axiell translationsrörelse hos kolven 4. Kolvens 4 slaglängd blir härvid en sammansatt funktion av de båda kulbanornas 7, 14 sammanlagda stigning.

När insugningsfasen börjar förflyttas insugningsventilen 18, tillsammans med kolven 4, från sitt säte genom det alstrade insugningsundertrycket aktuellt utföringsexempel -0,94 bar, samt genom den olje- , i ett eller fettfilmsrest som finns kvar mellan kolvände och ventiltallrik och som klibbar ihop dessa.

På detta sätt öppnar ventilen 18 så snart kolven 4 börjar sin, i fig. gående, insugningsrörelse och man får på så sätt så lång insugningstid möjligt. 1 uppåt- som Såsom nämnts ovan är pumpen enligt uppfinningen avsedd att utgöra en liten, lättdriven, billig och effektiv högtryckspump, som eventuellt kan inbyg- gas i en hydraulkolv, där pumphuset tjänar som kolv. Tryckkapaciteten ligger i området 100-400 bar. I det ovan beskrivna utföringsexemplet är slagvolymen typiskt 1 cm3 och slaglängden 6 mm.

Till skillnad från pumpar som arbetar med vevmekanism ger pumpen enligt uppfinningen konstant flöde under pumpfasen, såsom framgår av fig. hjälp av två synkroniserade pumpar kan en helt jämn strömning, hydraulrippel, uppnås, vilket är en betydelsefull fördel, eftersom hydrauliskt rippel har destruktiv verkan på de flesta hydraulkomponenter genom alstring av turbulens, vibration och oljud. 3, och med utan överlagrat

Claims (9)

f, 459 437 Patentkrav

1. Axialkolvpump av högtryckstyp, innefattande en drivaxel (12). en kolv (4), en mellan denna drivaxel och kolv anordnad kamdrivmekanism (6,1,8,14,19) för överföring av drivaxelns rotation till en fram- och återgående rörelse hos kolven, en inloppsventil (18) anordnad att öppna och stänga i beroende av kolvens rörelse samt ett, i det pumpen omgivande pumphuset utfört utlopp (29) för mediet som pumpas, k ä n n e t e c k n a d av att kamdrivmekanismen innefattar två kamstycken (6,19), det ena (19) vridfast fäst vid drivaxelns (12) mot kolven (4) vända ände och det andra (6) fäst vid kolvens mot drivaxeln vända ände, varvid båda de mot varandra vända ytorna hos de två kamstyckena uppvisar kamytor (7,14), utformade att bilda axiella rullkammar i en cirkulär bana för en mellan kamstyckena anordnad kula (8).

2. Pump enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kamstyckena (6,19) är likadana med likadana kamytor (7,14).

3. Pump enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att kamstyc- kena (6,19) är så utformade, att med kulan (8) i den av kamytorna (7,14) bildade banan ligger kulans centrum i radiell led innanför fästpunkterna för axiell förankring av drivaxelns (12) kamstycke (19) vid pumphuset samt radiellt innanför stödytan för kolvens (4) kamstycke (6) mot kolvänden.

4. Pump enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att det vid kolvänden fästa kamstycket (6) är låst mot vridning relativt pumphuset (10), företrädesvis medelst en i axiella, motstående spår (23,25) i kamstyckets (6) yttersida och pumphusets (10) innersida, införd splineskula (21).

5. Pump enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att rull- kammarna och kulan (8) är så utförd att förhållandet mellan slaglängd och kuldiameter ligger mellan 0,1:1 och 0,7:1, företrädesvis lika med O,65:1.

6. Pump enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att kulan (8) är en Brinnelkula samt att kulbanorna (7,14) i kamstyckena (6,19) är utförda av ett låglegerat kromstål av kullagertyp, alternativt Hadfieldstål eller ett keramiskt material, varjämte kolven (4) är tillverkad av härdat kromstål.

7. Pump enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d av att insugningsventilen (18) är av tallrikstyp, anordnad med sin fjäderförspända ventiltallrik i anliggning mot kolvens från drivaxeln vända ände, varvid ventil- tallriken är utformad för att täcka väsentligen kolvens hela ândarea. 459 437

8. Pump enïígt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d av att in- sugningsventiïens (18) fjäderförspänning är utförd för öppning av ventíïen vid förhåïïandevis ïågt tryck samt att en backventi1 är inrättad i utloppet (29) för att öppna vid ett stäïlbart, förhåïïandevís högt tryck.

9. Pump enïígt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att returkanaïer (30) är utförda 1 pumphusväggen meïïan kolvens (4) ändïäge och utrymmet utanför insugningsventilen (18), för evakueríng av enventueïït Iäckande medium.