DE1812635A1

DE1812635A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE1812635A1
Application number: DE19681812635
Authority: DE
Inventors: Ohrberg Carl V
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1968-12-04
Publication date: 1970-06-18
Also published as: AT293178B; DE1812635B2; FR2027570A1; CA929414A; CH505986A; GB1289500A; DK127302B; DE1812635C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe mit einer Antriebswelle und mit zwei relativ zueinander drehbaren Teilen, von denen der eine (Kolbenträger) radial stehende Zylinder zur Aufnahme der Kolben sowie jeweils vom Zylinder-Innenende zu einer Übergangsfläche führende Verteilerkanäle aufweist und der andere (Bahnträger) eine Kurvenbahn zur Führung der äußeren Kolbenenden trägt sowie je einen mit der Übergangsfläche verbundenen Saugkanal und Druckkanal besitzt.

Es sind Radialkolbenpumpen bekannt, bei denen der Kolbenträger auf einem feststehenden Zapfen umläuft und zu diesem Zweck mit einer seitlich angeordneten Kupplung mit der Antriebswelle gekuppelt ist. Der feststehende Zapfen ist Teil eines Gehäuses, an welchem die Kurvenbahn fest oder verschwenkbar angebracht ist. Die Verteilerkanäle verlaufen radial; die Übergangsfläche befindet sich an der Umfangsflache des Zapfens; Saug- und Druckkanäle verlaufen im Zapfen.

Bei derartigen Pumpen wird der Kolbenträger auf der Druckseite der Übergangsfläche vom Zapfen abgehoben und auf der Saugseite gegen ihn angepreßt. Eine Kompensation, insbesondere bei höheren Drücken, ist sehr schwierig. Die tJbergangsfläjhe

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'ist auf den Umfang des Zapfens beschränkt. Daher ergeben ■ sich relativ kleine Querschnitte bei den zusammenwirkenden - Mündungen von Yerteilerkanälen und Saug- und Druckkanälen; die Strömung ist behindert und begrenzt die Drehzahl der Pumpe. Auch derAbstand zwischen den druckseitigen und saugseitigen Mündungen ist klein| die entsprechend schlechte Abdichtung führt zu Leckverlusten. Eine Tergrößerung des Zapfens ist unerwünscht, weil die auf die Kolben wirkenden Zentrifugalkräfte mit dem Abstand von der Achse zunehmen. Die Bearbeitung des Zapfens mit seinen Saug- und Druckkanälen bereitet erhebliche Schwierigkeiten© Auch der Antrieb ™ des Kolbenträgers über eine seitlich angebrachte Kupplung verteuert die Konstruktion und gibt ihr eine relativ große Breite.

Aus all diesen Gründen wurde bisher, wenn eine Pumpe mit mehreren Zylindern für höhere Drücke und größere -.Drehzahlen verwendet werden sollte, eine Axialkolbenpumpe benutzt, bei der im Kolbenträger mehrere Zylinder parallel zueinander und säur Pumpenachse angeordnet sind 12nd die Kolben über entsprechende Kolbenstangen von einer mit der· Antriebs- welle verbundenen Taumelscheibe angetrieben werden« Yon dem der Taumelscheibe angewandten Zylinderende gehen Terteiler- | kanäle aus, die bei manchen Typen in einer senkrecht zur Pumpenachse stehenden Ubergangsfläciie münden, in der auch Mündungen von Saug- und Druckkanälen liegen. - Diese Axialkolbenpumpen benötigen aber eine größere Anzahl von Bauteilen als die Radialkolbenpumpe»;

Der Erfindung liegt die Aiiigäbe zugrunde„ eine Radialkolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß sie unter Vermeidung der Kachteile der bekannten Radial- und Axialkolbenpumpe]! bei einfacher Konstruktion über einen großen Druck-, Drehzahl- und Leistungsbereich, betrieben werden kann.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolbenträger der Radialkolbenpumpe mit mindestens einer Stirnseite gegen eine Wand des Bahnträgers gehalten und an dieser Stirnseite die Ubergangsfläche ausgebildet ist.

Da sich bei dieser Konstruktion die Übergangsfläche an einer Stirnseite des Kolbenträgers befindet, ist der radiale Abstand von der Pumpenachse frei wählbar. Es bereitet keinerlei Schwierigkeiten, die Übergangsfläche so zu legen, daß die zusammenwirkenden Mündungen und auch der Abstand zwischen den druck- und saugseitigen Mündungen genügend groß ist. Des weiteren kann durch axial wirkende Ausgleichsvorrichtungen dafür gesorgt werden, daß sich der Kolbenträger nicht verkantet und daß der Spalt an der Übergangsfläche so klein gehalten wird, daß kaum Leckverluste auftreten. Die Pumpe kann daher mit hohen Drehzahlen und hohen Drücken betrieben werden.

In konstruktiver Hinsicht ist festzuhalten, daß der Kolbenträger unmittelbar auf der ihn durchsetzenden Antriebswelle befestigt sein kann. Hierdurch fällt nicht nur eine die axiale Länge vergrößernde Kupplung weg, sondern man kann die Kolben unter sonst gleichen Verhältnissen dichter an die Pumpenachse heranführen als früher. Daher ergibt sich eine Pumpe, die eine für ihre Leistung kleine Baugröße hat. Es fällt auch die Herstellung eines komplizierteniiapfens fort.

Vorzugsweise ist der Kolbenträger zwischen zwei parallelen Wänden des Bahnträgers angeordnet» In einfachen Fällen genügt die zweite Wand, um den Kolbenträger mit ausreichender Dichtheit an der anderen, die Übergangsfläche aufweisenden Wand zu halten.

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Sehr viel günstiger ist es jedoch, wenn der Kolbenträger aus mindestens zwei Scheiben besteht, die mittels einer Druckvorrichtung auseinander und gegen die beiden Wände gedruckt sind. Diese Druckvorrichtung dient zweckmäßierweise nicht nur dazu, am Übergangsbereich einen gewissen Anpreßdruck zu erzeugen, sondern sollte auch einen Druckausgleich hervorrufen. Wenn beispielsweise die Druckvorrichtung .mindestens einen Druckrauro. aufweist, der mit von der Pumpe gefördertem. Druckmittel gespeist ist, ergibt sich ein vom Pumpendruck abhängiger Anpreßdruck an der fe Übergangsfläche, so daß die Leckverluste bei geringster Abnutzung klein gehalten werden. Des weiteren kann die Druckvorrichtung mehrere Druckräume aufweisen, von denen jeweils nur diejenigen mit von der Pumpe gefördertem. Druckmittel gespeist sind, die dem. druckseitigen Teil der Übergangsfläche axial zugeordnet sind. Hierdurch ist sichergestellt, daß nur in demjenigen Bereich, in dem. ein erhöhter Anpreßdruck zuscks Abdichtung notwendig ist, dieser Anpreßdruck erzeugt wird.

Bei einer besonders einfachen Konstruktion werden die Druckräume durch kreisförmige Vertiefungen an der Berührungsfläche und vorzugsweise in nur einer der aneinanderliegenden ψ Scheiben gebildet, in die je ein O-Ring zur Abdichtung eingelegt ist. Da eine Bewegung der Kolbenträgerscheiben um wenige hundertstel Millimeter ausreicht, den gewünschten Anpreßdruck an der Übergangsfläche zu erzeugen, reicht ein solcher O-Ring zur Abdichtung des Druckraumes aus.

Vorzugsweise sind so viele Vertiefungen ringsfam. die Pumpenachse vorgesehen wie Zylinder in einer Ebene vorhanden sind. Man kann dann jedem Zylinder einen derartigen Druckraum zuordnen und mit ihm. denjenigen Ausgleich vollziehen, der für den betreffenden Zylinder und die zugehörigen Verteiler-• kanäle notwendig ist.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß jedem Zylinder ein an dessen Innenende verlaufender achsparalleler Verteilerkanal zugeordnet ist. Dieser Kanal läßt sich leicht herstellen. Er nimmt nur eine geringe radiale Erstreckung ein. Mit ihm können ohne Schwierigkeiten mehrere nebeneinander liegende Zylinder verbunden werden.

Wenn die achsparallelen Verteilerkanäle die eine Kolbenträger-Scheibe zwischen Iibergangsfläche und Berührungsfläche vollständig durchsetzen und innerhalb je eines O-Ringes münden, hat man auf einfachste Weise dafür gesorgt, daß jeweils zum richtigen Zeitpunkt ein ausreichender Anpreßdruck an der Übergangsfläche herrscht. Ferner werden die Axialkanäle in beiden Scheiben trotz deren Axialbeweglichkeit dicht miteinander verbunden.

Eine weitere Verbesserung des Druckausgleichs, die zu einer erheblichen Herabsetzung des Verschleißes führt, besteht darin, daß die achsparallelen Verteilerkanäle den gesamten Kolbenträger vollständig durchsetzen, an beiden Enden gleiche Mündungsformen haben und in der der Übergangsfläche gegenüberliegenden Wand Nuten vorgesehen sind, die die Mündungen von Saug- und Druckkanal spiegeln. Infolge der durchgehenden Verteilerkanäle herrschen in den spiegelnden Nuten die gleichen Verhältnisse wie im Bereich der Übergangsfläche, so daß eich eine symmetrische Belastung der Kolbenscheiben ergibt.

Zweckmäßigerweise springen die Stirnseiten des Kolbenträgere innerhalb und außerhalb der ringförmig ausgebildeten Übergangsfläche zurück. Durch diese Verkleinerung der anzupressenden Fläche kann man auoh mit relativ kleinen Druckräumen größere spezifische Fläohendrüoke, wie sie für eine gute Abdichtung günstig sind, erzielen. Hierbei kann der überpjangsflächen-Ring eine Breite von annähernd dem. Durchmes-■.t-r ier DruokrauB-Vert.iefunken raben, Düj ^i^r^r: kam

ein zurückspringender Teil der Stirnfläche als schwimmendes Drucklager ausgebildet sein,,

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert» Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe,

Fig, 2 einen Querschnitt durch die Pumpe der Fig, 1, wobei der Schnitt in der oberen Hälfte längs der Übergangsfläche und in der unteren Hälfte längs der Berührungsfläche der einen Eolbenträgerscheibe geführt ist, und

Fig. 3 eine Teilansicht längs der Linie A -■ A in Fig.

Ein (iehäuse oder Bahnträger 1 besitzt zwei Deckel 2 und 3, die durch einen Abstandsring 4 getrennt und mittels Schrauben 5 zusammengehalten sind» Ein Ring 6, an dessen Innenseite eine kreisförmige Kurvenbahn 7 ausgebildet ist, kann um einen gehäusefesten Zapfen 8 schwenken» Am gegenüberliegenden Ende ist ein Zapfen 3 vorgesehen, über den ein Block 10 greift, der mittels einer Gewindespindel und einem Handrad 12 hin und her bewegt werden kann. Diese Verstellanordnung ruht in einem Aufsatz 13, der mittels Schrauben 14 am Bahnträgor 1 befestigt ist.

Eine Antriebswelle 15 ist in zwei Gleitlagern 16 im Deckel 2 und 17 im Deckel 3 gehalten und mittels eines Kugellagers 18 gegen Axialverschiebung gesichert« Die Welle 15 trägt

auf einer Verzahnung 19 einen Kolbenträger 20, der aus zwei Scheiben 21 und 22 besteht. Jede Scheibe weist sieben im gleichen Abstand angeordnete, radial verlaufende Zylinder 23 auf, in denen Kolben 24 verschiebbar sind. Die Kolben werden bei Drehung der Welle 15 durch Zentrifugalkraft gegen die Bahn 7 gedrückt und je nach der Exzentrizität des Bahnringes 6 gegenüber der Welle 15 radial einwärts geschoben.

Jeder Zylinder 23 ist am. inneren Ende mit einergfechsparallel verlaufenden Kanal 25 verbunden. Dieser Kanal durchsetzt beide Scheiben 21 und 22 von der einen äußeren Stirnseite 26 bis zur anderen Stirnseite 27 und hat dort eine Mündung 28, die seinem gesamten Querschnitt entspricht. Im Deckel 2 befinden sich ein Saugkanal 29 und ein Druckkanal 30, die in der Innenwand 31 des Deckels 2 zu teilringförmigen Mündungen 32 und 33 in der Form von Nuten führen. Im Deckel 3 sind an der Innenwand 34 Nuten 35 und 36 vorgesehen, welche die Mündungen 32 und 33 spiegeln. Zwischen der Stirnseite 26 der Scheibe 21 und der Wand 31 des Deckesl 2 ergibt sich eine ringförmige Übergangsfläche 37, innerhalb derer die Mündungen 28 der Kanäle 25 und die Mündungen 32 und 33 der Saug- und Druckkanäle 29, 30 liegen. Der Bereich -38 innerhalb des Übergangsflächen-Ringes 37 springt bei der Scheibe 21 zurück. Außerhalb des Ringes 37 ist eine Ringnut 39 mit nach außen führenden Radialnuten 39·vorgesehen, so daß die verbleibenden Flächenbereiche 40 eine Art schwimmendes Lager ergeben. Die gegenüberliegende Stirnseite 27 der Scheibe 22 ist in gleicher Weise ausgeführt.

An der Berührungsfläche 41 zwischen den beiden Scheiben und 22 sind in der Scheibe 22 sieben kreisförmige Vertiefungen 42 angebracht, die je einen O-Rlng 43 aufnehmen. Der Durehm«eeer der Vertiefungen 42 und deren Lage ist

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so, daß jeweils ein Axialkanal 25 vollständig umfaßt wird. Auf diese Weise entsteht ein Druckraum. Gleichzeitig werden die Kanäle 25 in den beiden Scheiben 21 und 22 abgedichtet miteinander verbunden.

Von der Pumpe gefördertes Druckmittel- das längs der Übergangsfläche 37ι zwischen Kolben 24 und Zylinder 23 oder längs der Eerührungsfläche 41 nach außen dringt, sammelt sich im Raum 44 und kann von dort über einen Kanal 45 und einen Stutzen 46 abgelassen werden.

Um die Pumpe in Betrieb zu setsen₉ wird die Well® 15 angetrieben und der Bahnring 6 exzentrisch zur Welle mit dem Handrad 12 verstellt. Dann vollführen jeweils drei Kolbenpaare einen Saughub und drei Kolbenpaare einen Druckhub, während das siebente Kolbenpaar gerade seinen unteren oder oberen Totpunkt erreicht hat. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeiten die in Fig_s 1 oberen Kolben im Druckhub. Infolgedessen steht auch die Vertiefung 42 unter dem Druck des Pumpendruckmittels, so daß die beiden Scheiben 21 und 22 an dieser Stelle auseinander und gegen die Wände 31 und 34 der Deckel 2 und 5 gedrückt _k werden. Daher ergibt sich an der Übergangsfläch© 37 ™ eine gute Abdichtung. Sobald aber der betreffende Kolben den Druckhub beendet hat, läßt auch der Drude in der Vertiefung 42 und dementsprechend der Anpreßdruck an dem zugehörigen Bereich der Übergangsfläclie 37 naeh_s was den Verschleiß entsprechend vermindert. Daraus ergibt sich, daß die beiden Ringe 21 und 22 mit Ihrer Übergangsfläche 37 immer nur dann in erhöhtem MaBe angepreßt werden, wenn dies aus Abdichtungsgx-ündea erforderlich ist«,

Es können zahlreiche Abwandlungen wem. Gr-«sidg©dank©n der Erfindung vorgenommen werden« Beispielsweise brauchen die Kanäle" 25 nicht achsparallel zu verlaufene Durch

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Schrägführung kann man erreichen, daß die Kolben 24 noch weiter nach innen gezogen werden und trotzdem die Mündungen 26 der Kanäle weiter außen liegen. Es können auch mehr als zwei Scheiben 21 und 22 vorgesehen werden. Die einzelnen Zylinder können mit Hilfe von Axialkanälen verbunden werden. Die Abdichtung der Kanäle zwischen den Scheiben erfolgt wiederum durch O-Ringe. Die zweite Scheibe 22 braucht auch keine Kolben zu tragen und kann gegebenenfalls eine sehr geringe Dicke haben.

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Claims

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1. Radialkolbenpumpe mit einer Antriebswelle und zwei relativ zueinander feGlibaren Seilen., tob. demem der eine (Eolbenträger) radial stehende Zylinder &πε Aufnahme dex* Eolben sowie jeweils vom Zylir&dsr-IxmexLende zu einer Übergangsfläclie führende Tertsilerlsraiille aufweist und der andere (Bahnträger) eine Ku^venbaim. zur Führung der äußeren Eolbenenden trägt sowie je einen mit der Übergangsfläclie verbundenen Saugkanal und Druokkanal besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenträger (20) mit mindestens einer Stirnseite (26) gegen eine Wand (31) des Bahnträgers (1) gehalten und an dieser Stirnseite die tfbergangsflg&he (3?) ausgebildet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1 _s dadurch gekemizelelaiiet, iaß der Kolbenträger (20) zwischen swei parallea Wänden (31, 34) des Bahnträgers (1) angeordnet ist,

3. Pumpe nach Aiisprucli 2, dadurch gekesszeiabiiet _f iaß

der Kolbenträger (20) aus mindestens zwei Scheiben (21, 22) besteht, die mittels einer Druckvorrichtung auseinander und gegen die beiden Wände (31, 34) gedrückt sind.

4. Pumpe nach Anspruch 3- dadurch, gekennzeichnet, daß die Druckvorriohtung «lindestens einen Brnekraum (42) aufweist, der mit von der Pumpe gefordertem Druckmittel gespeist ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung mehrere Druckräome (42) aufweist, von denen jeweils nur diejenigen mit von der Bmpe gefördertem Druckmittel gespeist Bind, die dem feuckseitigen Teil der Übergangefläohe (37) axial angeordnet sind. ,

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6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume durch kreisförmige Vertiefungen (42) an der Berührungsfläche (41) und vorzugsweise in nur einer der aneinanderliegenden Scheiben (21, 22) gebildet sind, in die je ein O-Ring zur Abdichtung eingelegt ist.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Vertiefungen (42) rings um die Pumpenachse vorgesehen sind wie Zylinder (23) in einer Ebene vorhanden sind.

8. Pumpe nach eine„i der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedeiü. Zylinder (23) ein an dessen Innenende verlaufender achsparalleler Verteilerkanal (25) zugeordnet ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Verteilerkanäle (25) die eine Kolbenträger-Scheibe (21) zwis ;.;!.· en Übergangsfläche (37) und Berührungsfläche (41) vollständig durchsetzen und innerhalb je eines O-Ringes (43) münden.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Verteilerkanäle (25) den gesamten Kolbenträger (20) vollständig durchsetzen, an beiden Enden gleiche Mündungsformen haben und in der der Übergangsfläche (7) gegenüberliegenden Wand (34) Nuten (35» 36) vorgesehen sind, die Mündungen (32, 33) von Saug- und Druckkanal spiegeln.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet« daß der Kolbenträger (20) unmittelbar auf der ihn durchsetzenden Antriebswelle (15) befestigt ist.

12. Pompe nach einem der Anaprtiche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (26, 27) des Kolbenträgers

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(20) innerhalb und außerhalb der ringförmig ausgebildeten tjbergangsflache (37) zurückspringen_c

13« Pumpe nach Anspruch-12, dadurch gekennzeichnet, daß der ■ Übergangsflächenring (37) eine Breite von annähernd dem Durchmesser der Druckraum-Vertiefungen (42) hat.

14. Pumpe nach Anspruch 12 und 13» dadurch gekennzeichnet» daß ein zurückspringender Teil als sciiwismendes Druck» lager (39p 39% 40) ausgebildet ist₀

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