DE10154723A1 - Axialkolbenpumpe mit interner Vorverdichtung - Google Patents

Abstract

Axialkolbenpumpe, die ohne zusätzlichen Pumpmechanismus oder sonstige externe Flüssigkeitsvorverdichtung die Vorverdichtung der in die Pumpe eintretenden Flüssigkeit ermöglicht und ein Gehäuse umfaßt, das eine zylindrische Innenwandfläche aufweist, die eine Zylinderkammer umgibt, einen Zylinder, der in der Zylinderkammer des Gehäuses auf drehbare Weise befestigt ist und eine Vielzahl von umlaufend beabstandeten Kolbenbohrungen darin aufweist, und eine Vielzahl von Kolben, die in den Kolbenbohrungen hin- und herbewegt werden können, um Flüssigkeit aus einem Eintrittskanal in einen Austrittskanal zu pumpen. Der Zylinder weist mindestens einen und vorzugsweise eine Vielzahl von Flügeln auf, die radial nach außen vorspringen und an einer radial äußeren Flügelkante enden, die zur Innenwandfläche der Zylinderkammer benachbart ist. Bei Drehung des Zylinders bewirken die Flügel eine Vorverdichtung der zu den Kolbenbohrungen geleiteten Flüssigkeit.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die hier beschriebene Erfindung betrifft allgemein Axialkolbenpumpen, und insbesondere eine Axialkolben­ pumpe mit interner Vorverdichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Eine Axialkolbenpumpe weist einen Zylinder auf, der auf drehbare Weise in einem Pumpengehäuse befestigt ist. Der Zylinder umfaßt eine Vielzahl von umlaufend gleich beabstandeten Bohrungen, in denen Kolben hin- und herbewegt werden. Jede Kolbenbohrung weist am Ende des Zylinders eine Öffnung auf, die gegen eine Öffnungs­ platte mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung anliegt. Bei Drehung des Zylinders durchläuft jede Kolbenbohrungsöffnung aufeinanderfolgend die Eintritts- und die Austrittsöffnung. Wenn eine Kolbenbohrungs­ öffnung die Eintrittsöffnung durchläuft, wird Nieder­ druckflüssigkeit in die Kolbenbohrung gesaugt. Wenn eine Kolbenbohrungsöffnung die Austrittsöffnung durch­ läuft, wird Flüssigkeit mit erhöhtem Druck ausgestoßen.

Die Geschwindigkeit, bei der eine Axialkolbenpumpe betrieben werden kann, wird durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der die Flüssigkeit an der Eintritts­ öffnung während des Pumpvorgangs die Kolbenbohrungen füllt. Wenn die Kolbenbohrungen beim Durchlauf der Eintrittsöffnung nicht mit Flüssigkeit gefüllt werden, tritt eine unvollständige Füllung auf, was eine Lei­ stungsabnahme und schwere Pumpenschäden zur Folge haben kann. Daher werden Druckerhöhungspumpen benutzt, um die Flüssigkeit am Pumpenzulauf unter Druck zu setzen und dadurch die Füllgeschwindigkeit der Kolbenbohrungen zu erhöhen, damit die Pumpe bei höherer Drehzahl betrieben werden kann. Druckerhöhungspumpen sind jedoch mit Mehr­ kosten verbunden und nehmen zusätzlichen Raum in An­ spruch, der knapp sein kann. Außerdem werden Drucker­ höhungspumpen gewöhnlich eingesetzt, um die Füllge­ schwindigkeit der eingespeisten Flüssigkeit auf ein Maß zu erhöhen, das ausreicht, um die Kolbenbohrungen bei der Höchstbetriebsgeschwindigkeit der Pumpe zu füllen. Da eine Pumpe aber nicht ständig bei ihrer Höchstge­ schwindigkeit betrieben wird, stellen diese Druckerhöh­ ungspumpen einen Teil der Betriebszeit lang eine vor­ verdichtete Flüssigkeit bereit, deren Druck höher ist als notwendig, wodurch Energie verschwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolben­ pumpe, die ohne zusätzlichen Pumpmechanismus oder sonstige externe Flüssigkeitsvorverdichtung die Vorver­ dichtung der in die Pumpe eintretenden Flüssigkeit erlaubt. Die Axialkolbenpumpe umfaßt ein Gehäuse mit einer zylindrischen Innenwandfläche, die eine Zylinder­ kammer umgibt, einen Zylinder, der in der Zylinder­ kammer des Gehäuses auf drehbare Weise befestigt ist und eine Vielzahl von umlaufend beabstandeten Kolben­ bohrungen darin aufweist, und eine Vielzahl von Kolben, die in den Kolbenbohrungen hin- und herbewegbar sind, um Flüssigkeit aus einem Eintrittskanal in einen Aus­ trittskanal zu pumpen. Erfindungsgemäß weist der Zylin­ der mindestens einen und vorzugsweise eine Vielzahl von Flügeln auf, die radial nach außen vorspringen und an einer radial äußeren Flügelkante enden, die zur Innen­ wandfläche der Zylinderkammer benachbart ist. Bei Drehung des Zylinders bewirken die Flügel eine Vorver­ dichtung der zu den Kolbenbohrungen geleiteten Flüssig­ keit.

In einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel umfaßt der Zylinderkörper einen Kern mit den Kolbenbohrungen und eine Hülle, die den Kern umgibt, wobei die Hülle eine zylindrische Nabe aufweist, und einen oder mehrere Flügel, die von dieser Nabe radial nach außen vorsprin­ gen. Die Nabe und der oder die Flügel sind vorzugsweise aus einem Stück geformt, zum Beispiel aus Kunststoff.

Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Axialkolbenflüssigkeitspumpe mit einem Gehäuse bereit, das eine Innenwandfläche aufweist, die eine Zylinder­ kammer und eine Öffnungsfläche an einem ersten Ende der Zylinderkammer umgibt, wobei diese Öffnungsfläche eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung umfaßt, die relativ zur Mittelachse der Zylinderkammer umlaufend beabstandet sind; einen Zylinder, der auf drehbare Weise in der Zylinderkammer des Gehäuses befestigt ist und eine Vielzahl von axial verlaufenden, umlaufend beabstandeten Kolbenbohrungen darin aufweist, wobei jede Kolbenbohrung an der Endwand des Zylinders, die an der Öffnungsfläche liegt, mit einer Zylinderöffnung verbunden ist, und diese Zylinderöffnung bei der Dre­ hung des Zylinders in der Zylinderkammer aufeinander­ folgend mit der Eintritts- und der Austrittsöffnung verbunden wird; eine Vielzahl von Kolben, die in den Kolbenbohrungen angeordnet sind, um hin- und herbewegt zu werden; und eine Antriebswelle, um den Zylinder in der Zylinderkammer auf rotierende Weise anzutreiben. Das Gehäuse umfaßt außerdem einen Eintrittskanal, um Niederdruckflüssigkeit zu einem zweiten Ende der Zylin­ derkammer zu leiten, das der Öffnungsfläche entgegenge­ setzt ist. Erfindungsgemäß weist der Zylinder eine radiale Außenfläche auf, die von der Innenwandfläche der Zylinderkammer radial nach innen beabstandet ist, um eine Rotationspumpenkammer zu bilden, und mindestens einen und vorzugsweise eine Vielzahl von Flügeln, die von der Außenwandfläche des Zylinders radial nach außen vorspringen und an einer radial äußeren Flügelkante enden, die zur Innenwandfläche der Zylinderkammer benachbart ist. Die Rotationspumpenkammer weist ein Einlaßende auf, das hydraulisch mit dem zweiten Ende der Zylinderkammer verbunden ist, und ein Auslaßende, das hydraulisch mit der Eintrittsöffnung verbunden ist, wobei bei Drehung des Zylinders in der Zylinderkammer durch die Flügel Niederdruckflüssigkeit aus dem zweiten Ende der Zylinderkammer vorverdichtet wird, bevor sie durch die Eintrittsöffnung läuft.

In einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel läuft die Antriebswelle durch das Zentrum des Zylinders. Der Zylinder kann auf der Antriebswelle axial verschiebbar sein und gegen die Öffnungsfläche axial vorgespannt sein. Die Antriebswelle kann im Gehäuse durch Lager an gegenüberliegenden Gehäuseenden auf drehbare Weise getragen werden, wobei die auf den Zylinder wirkende hydraulische Last vorzugsweise von diesen Lagern ge­ tragen wird.

In einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel sind die Flügel in gleichen Abständen um den Zylinderumfang angeordnet. Jeder Flügel weist vorzugsweise einen schneckenförmigen Abschnitt und einen axialen Abschnitt auf, wobei keiner der Flügel einen benachbarten Flügel axial überlappt, um den Guß der Flügel zu erleichtern. Einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß kann jeder Flügel schneckenförmig sein und eine zunehmende umlau­ fende Breite aufweisen, die vom Einlaß- zum Auslaßende der Rotationspumpenkammer hin progressiv zunimmt, wodurch der umlaufende Abstand zwischen den benach­ barten Flügeln vom. Einlaß- zum Auslaßende der Rotati­ onspumpenkammer hin progressiv abnimmt.

In einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel weist die Öffnungsfläche zudem am Auslaßende der Rotationspumpen­ kammer eine ringförmige Austrittsnut auf, um die vor­ verdichtete Flüssigkeit aufzunehmen und diese vorver­ dichtete Flüssigkeit zur Eintrittsöffnung zu leiten. Die Austrittsnut ist vorzugsweise über ein Spiralge­ häuse mit der Eintrittsöffnung verbunden, wobei die Austrittsnut eine Querschnittsfläche hat, die in der Rotationsrichtung des Zylinders progressiv zunimmt.

Einem weiteren Aspekt der Erfindung gemäß umfaßt der Zylinderkörper der Axialkolbenpumpe einen Kern mit einer Vielzahl von umlaufend beabstandeten Kolben­ bohrungen, und eine Hülle, die den Kern umgibt, wobei die Hülle eine zylindrische Nabe und mindestens einen Flügel umfaßt, der von dieser Nabe radial nach außen vorspringt und an einer radial äußeren Flügelkante endet.

Die oben genannten und weitere Eigenschaften der Erfin­ dung werden nachstehend ausführlich beschrieben und vor allem in den Ansprüchen dargelegt, wobei die folgende Beschreibung und die Zeichnungen sich auf ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen und beispielhaft sind für diverse andere Arten, wie sich die Prinzipien der Erfindung anwenden lassen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische, partiell aufgerissene Ansicht einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Pumpe in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht in Querrichtung der Pumpe in Fig. 1, entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines anders geformten Zylinderkörpers für die Pumpe in Fig. 1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Bezug nehmend auf die Zeichnungen, zuerst auf Fig. 1 und 2, wird eine beispielhafte erfindungsgemäße Kolben­ pumpe allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekenn­ zeichnet. Die Pumpe 10 umfaßt ein Gehäuse 12 und einen hinteren Deckel 13, der mit Schrauben 14 am Gehäuse befestigt ist. Das Gehäuse und der hintere Deckel 13 umschließen gemeinsam einen Hohlraum 16, der einen drehbaren Zylinderkörper 17 aufnimmt. Der Zylinder­ körper 17 ist auf einer Antriebswelle 18 befestigt, die an ihrem hinteren Ende von einem Lager 20 getragen wird, das in eine Bohrung 21 im hinteren Deckel 13 eingebaut ist, und an ihrem vorderen Ende von einem Lager 22, das in eine Bohrung 23 in einer Endwand 24 des Gehäuses 12 eingebaut ist. Es kann jedes geeignete Lager verwendet werden, doch bei der dargestellten Pumpe ist das Lager 20 eine Lagerschale oder Lager­ buchse, während das Lager 22 ein Pendeldrehlager ist. Wie später zu ersehen ist, wird die hydraulische Last von den Wellenlagern getragen, im Gegensatz zur Kolben­ pumpe in der US-Patentschrift 3,774,505, wo die hydrau­ lische Last von den Lagerzapfen des Zylinderkörpers getragen wird.

Der innere Laufring des Drehlagers 22 wird von einem Käfig 26 auf der Antriebswelle 18 und gegen einen Ansatz 25 der Antriebswelle 18 gehalten. Der äußere Laufring des Lagers 22 wird im Gehäuse 12 zwischen dem Boden der Bohrung 23 und einem Dichtstopfen 28 gehal­ ten. Der Dichtstopfen 28 ist in der Bohrung durch einen Halter 31 festgelegt. Der Dichtstopfen 28 verschließt die Bohrung 23, die zum inneren Hohlraum 16 hin offen ist, und dichtet sie gegen Flüssigkeitsverlust entlang der Antriebswelle 18 ab. Wie zu ersehen ist, kann die Antriebswelle 18 durch und hinter den Deckel 13 ver­ längert werden, um an eine andere Komponente gekoppelt zu werden, zum Beispiel an eine andere Pumpe. Dadurch ist die vorliegende Erfindung durchtriebsfähig.

Die Antriebswelle 18 weist einen äußeren Endabschnitt 30 auf, der verkeilt (wie gezeigt), gekehlt oder auf sonstige Weise zur Kopplung an eine Antriebsmaschine (nicht gezeigt) geeignet ist, die die Welle auf ro­ tierende Weise antreibt, um Flüssigkeit durch die Pumpe 10 zu pumpen. Die Antriebswelle weist einen verkeilten Zwischenabschnitt 33 auf, der auf antreibende Weise in einer innen verkeilten Nabe 34 des Zylinders 17 steckt, um die Rotationsbewegung der Antriebswelle auf den Zylinder zu übertragen. Der Zylinder, der auf der Antriebswelle in axialer Richtung frei verschiebbar ist, wird durch eine Feder 35 gegen eine Öffnungsplatte 36 vorgespannt, die zwischen dem Zylinder und dem Deckel 13 angeordnet ist. Wie gezeigt, ist die Feder 35 in einer zentralen Bohrung des Zylinders untergebracht und liegt zwischen einem Halteclip 37, der in einem Schlitz in der Innenwand des Zylinders sitzt, und einem Plunger 39, der zum Beispiel aus einer Scheibe mit umlaufend beabstandeten Stiften besteht, die radial durch die Zylindernabe verlaufen.

Der Zylinder 17 weist eine Vielzahl von parallelen Boh­ rungen 40 auf, die umlaufend gleich von seiner Dreh­ achse beabstandet sind. Jede Bohrung 40 nimmt einen Kolben 41 auf, der einen kugelförmigen Kopf 42 hat, der in der Aufnahme eines Schuhs 43 aufgenommen wird. Jeder Schuh 43 wird von einer Schuhplatte 46 gegen eine Druck- oder Taumelscheibe 45 gehalten. Die Schuhplatte 46 weist gleich beabstandete Bohrungen auf, deren Zahl der Zahl der Kolben 41 entspricht, die über den Körper jedes Kolbens passen und gegen einen Ansatz jedes Schuhs anliegen. Die Schuhplatte weist eine zentrale Öffnung auf, an der sie auf gleitende Weise an der sphärischen Außenfläche einer Führungsnabe 44 anliegt. Die Führungsnabe 44 wird zur relativen axialen Bewegung auf ausziehbare Weise an einem nach vorne vorspringen­ den Abschnitt der Zylindernabe 34 getragen. Die Feder 35 wirkt über den Plunger 39 auf die Führungsnabe, wobei der Plunger einen Hauptabschnitt aufweist, auf den die Feder wirkt, und mehrere Stäbe, zum Beispiel drei Stäbe, die durch Löcher in der Zylindernabe ver­ laufen und nach vorne vorspringen, um in die Führungs­ nabe einzugreifen. Daher spannt die Feder nicht nur den Zylinder gegen die Öffnungsplatte, sondern auch die Schuhplatte gegen die Taumelscheibe.

Die Taumelscheibe 45 kann am Gehäuse 12 befestigt oder mit ihm aus einem Stück geformt sein. Gewöhnlich ist die Taumelscheibe 45 so im Gehäuse befestigt, daß sie um eine Achse geschwenkt werden kann, die senkrecht zu der der Antriebswelle liegt. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel wird die Taumelscheibe 45 im Gehäuse auf bekannte Weise von zwei Lagerschalen getragen. Dies erlaubt die Änderung des Neigungswinkels der Taumel­ scheibe abhängig von einer entsprechenden Änderung des Hubs oder der Bewegung der Kolben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wirken ein Verstellmechanismus 55 und ein Vorspannmechanismus 56 zusammen, um die Taumel­ scheibe in eine Sollneigung zu halten, die durch Drehen eines Justierstifts 57 geändert werden kann, der von der Außenseite des Gehäuses 12 aus zugänglich ist. Es können auch andere Mechanismen wie gewünscht verwendet werden.

Zusätzlich Bezug nehmend auf Fig. 3, endet jede Zylin­ derbohrung 40 in einer Zylinderöffnung 60, die die Flüssigkeit zwischen der Kolbenbohrung und der Ein­ tritts- und der Austrittsöffnung 61 und 62 in der Öffnungsplatte 36 leitet. Jede Zylinderöffnung wird während der Drehung des Zylinders in der Zylinderkammer des Hohlraums 16 aufeinanderfolgend mit der Eintritts- und der Austrittsöffnung verbunden. Die Austritts­ öffnung ist mit einer Auslaßöffnung 65 verbunden, die im Deckel 13 geformt ist. Die Eintrittsöffnung 61 ist über den vorderen Endabschnitt des Hohlraums 16 und eine Rotationspumpenkammer, die nachstehend ausführlich beschrieben wird, mit einer Einlaßöffnung 66 des Gehäu­ ses 12 verbunden.

Die Drehung der Abtriebswelle 18 durch eine Antriebsma­ schine, nicht gezeigt, bewirkt die Drehung des Zylin­ derkörpers 17. Wenn die Taumelscheibe (Druckscheibe) aus einer Neutralstellung heraus, d. h. normal zur Achse der Antriebswelle, geneigt wird, werden die Kolben 41 hin- und herbewegt, wenn die Schuhe 43 über die Druck­ scheibe gleiten. Wenn die Kolben sich von der Öffnungs­ platte 36 fort bewegen, dringt Niederdruckflüssigkeit aus der Eintrittsöffnung in die Zylinderbohrungen ein. Wenn die Kolben sich zur Öffnungsplatte 36 hin bewegen, stoßen sie Hochdruckflüssigkeit in die Austrittsöffnung aus.

Durch Drehung des Zylinders 17 wird auch Zusatzenergie auf die Flüssigkeit in der Eintrittsöffnung übertragen, durch ein Pumpenrad 69, das mit dem Zylinder aus einem Stück ist. Wie zu ersehen ist, wird durch diese Zusatz­ energie, die vom Pumpenrad auf die Flüssigkeit in der Eintrittsöffnung übertragen wird, eine unvollständige Füllung verhindert, wenn die Pumpe bei höherer Drehzahl betrieben wird, als bei herkömmlichen Pumpen normaler­ weise möglich ist, wenn die Flüssigkeit am Einlaß nicht vorverdichtet wird.

Der Zylinder 17 weist eine radiale Außenfläche 70 auf, die von der Innenwandfläche 71 des Gehäuses (die die Zylinderkammer umgibt) radial nach innen beabstandet ist, um dazwischen eine Rotationspumpenkammer 72 zu bilden. Mindestens ein und vorzugsweise eine Vielzahl von Flügeln 74 (sechs im dargestellten Beispiel) stehen von der Außenfläche 70 des Zylinders radial nach außen ab und enden an einer radial äußeren Flügelkante, die zur Innenwandfläche 71 der Zylinderkammer benachbart ist. Wenn der Zylinder rotiert, wird von den Flügeln in der Rotationspumpenkammer ein axialer Flüssigkeitsstrom erzeugt. Das Einlaßende der Rotationspumpenkammer ist mit einem vorderen Abschnitt (Einlaß) der Zylinderkam­ mer hydraulisch verbunden, und das Auslaßende der Rotationspumpenkammer ist mit einer ringförmigen Aus­ trittsnut 77 im Deckel 13 hydraulisch verbunden, die axial mit der Rotationspumpenkammer ausgerichtet ist und deren Ausstoß aufnimmt. Die Austrittsnut 77 endet an einem relativ kurzen Spiralgehäuse, das die Flüssig­ keit zur Eintrittsöffnung 61 in der Öffnungsplatte 36 leitet, wobei durch Drehung des Zylinders in der Zylin­ derkammer Niederdruckflüssigkeit aus dem vorderen Endabschnitt der Zylinderkammer durch die Flügel vor­ verdichtet wird, bevor es durch die Eintrittsöffnung läuft. Die Tiefe (oder allgemeiner die Querschnitts­ fläche) der Austrittsnut nimmt zum Spiralgehäuse hin, das zum Eintrittskanal führt, progressiv zu. Dies ist aus mehreren Gründen von Vorteil, z. B. wegen des größe­ ren Vorrats, aus dem die Flüssigkeit abgezogen wird, der Abnahme der Geschwindigkeit der Flüssigkeit und der besseren Stromverdichtung.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft jeder Flügel 74 in Längsrichtung des Zylinders 17 und weist ein schneckenförmiges Segment 74a und ein gerades Segment 74b auf. Das gerade Segment, das vorzugsweise kürzer ist als das schneckenförmige Segment, sorgt für die axiale Umleitung des Flüssigkeitsstroms zur Austritts­ nut 77.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Zylin­ der 17 einen zylindrischen Kern 80 mit den Kolben­ bohrungen 40 und einer äußeren Pumpenradhülle 81 auf dem zylindrischen Kern. Die Pumpenradhülle 81 umfaßt die Flügel 74 und eine Nabe 82, von der die Flügel radial nach außen verlaufen. Die Pumpenradhülle kann aus einem Stück aus Kunststoffmaterial geformt sein. Vorzugsweise ist keine axiale Überlappung der Flügel vorhanden, so daß das Pumpenrad in einer zweiteiligen Gußform geformt werden kann. Die Pumpenradhülle kann durch jedes geeignete Mittel am Zylinderkern befestigt werden.

In Fig. 4 bezeichnet 89 ein anderes Ausführungsbeispiel des Zylinders. Der Zylinder 89 weist anders geformte Flügel 90 auf. Jeder Flügel ist schneckenförmig und hat eine umlaufende Breite, die vom Einlaß- zum Auslaßende der Rotationspumpenkammer hin zunimmt. Dadurch nimmt der umlaufende Abstand zwischen den benachbarten Flü­ geln vom Einlaß- zum Auslaßende der Rotationspumpenkam­ mer hin ab. Dieser abnehmende Abstand unterstützt die Beschleunigung der Flüssigkeit durch die Rotationspum­ penkammer.

Wie außerdem in Fig. 4 gezeigt, kann der Zylinderkern 94 an seiner radialen Außenseite eine Vielzahl von umlaufend beabstandeten, axial verlaufenden Nuten 95 zur Gewichts- und Materialreduzierung aufweisen. Die Pumpenradhülle kann durch jedes geeignete Mittel am Zylinderkern befestigt werden. Zum Beispiel kann die Pumpenradhülle an ihrer radialen Innenfläche mit einer geeignete Anordnung von Rippen (nicht gezeigt) versehen sein, die mechanisch mit den Nuten verzahnt sind. Die Rippen können eng in den Nuten sitzen, um jeden axialen Strom zwischen der Pumpenradhülle und dem Kern auszu­ schließen.

Im Vergleich zur Kolbenpumpe, die in der US-Patent­ schrift 3,774,505 gezeigt wird und einen internen Vorverdichter umfaßt, kann eine erfindungsgemäße Kol­ benpumpe eine Druckerhöhung von 9-10 psi erreichen, gegenüber 0,5 bis 1 psi bei herkömmlichen Kolbenpumpen mit vergleichbarer Größe. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Herstellung des Pumpenrads aus billigen Materialien, die eine geringere Festigkeit haben als der Zylinder, wogegen herkömmliche Flügel­ rippen die hydraulische Last tragen mußten. Die vorlie­ gende Erfindung ermöglicht die Verbesserung der Strö­ mungskonfiguration, auch wenn das Pumpenrad ein be­ lastetes Element ist.

Auch wenn die Erfindung Bezug nehmend auf spezielle vorzugsweise Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, nach dem Durchlesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen äquiva­ lente Abänderungen und Modifikationen zu ersinnen. Insbesondere die verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Einheiten (Bauteile, Baugruppen, Geräte, Aufbauten usw.) erfüllt werden, und die Be­ griffe (einschließlich der Bezugnahme auf ein "Mittel"), die zur Beschreibung dieser Einheit benutzt werden, sind so zu verstehen, daß sie, außer bei an­ derslautender Angabe, jeder Einheit entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Einheit erfüllt (d. h. funktional äquivalent ist), selbst wenn sie mit dem offenbarten Aufbau, der die Funktion in den hier dargestellten Ausführungsbeispiel(en) der Erfin­ dung erfüllt, nicht strukturell äquivalent ist.

Auch wenn eine bestimmte Eigenschaft der Erfindung nur in Bezug auf eines von mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, kann diese Eigenschaft mit einer oder mehreren anderen Eigenschaften der anderen Ausfüh­ rungsbeispiele kombiniert werden, wie dies für eine gegebene oder spezielle Anwendung erwünscht oder vor­ teilhaft ist.

Claims (21)

1. Axialkolbenflüssigkeitspumpe, umfassend:
ein Gehäuse mit einer Innenwandfläche, die eine Zylinderkammer umgibt, und eine Öffnungsfläche an einem ersten Ende der Zylinderkammer, wobei diese Öffnungsfläche eine Eintrittsöffnung und eine Aus­ trittsöffnung umfaßt, die relativ zur Mittelachse der Zylinderkammer umlaufend voneinander beabstan­ det sind;
einen Zylinder, der auf drehbare Weise in der Zy­ linderkammer des Gehäuses befestigt ist und eine Vielzahl von axial verlaufenden, umlaufend beab­ standeten Kolbenbohrungen darin aufweist, wobei jede Kolbenbohrung mit einer Zylinderöffnung in der Endwand des Zylinders, die an der Öffnungs­ fläche liegt, verbunden ist, und diese Zylinder­ öffnung während der Drehung des Zylinders in der Zylinderkammer aufeinanderfolgend mit der Ein­ tritts- und der Austrittsöffnung verbunden wird;
eine Vielzahl von Kolben, die in den Kolbenbohrun­ gen angeordnet sind, um hin- und herbewegt zu wer­ den;
eine Antriebswelle, um den Zylinder in der Zylin­ derkammer auf rotierende Weise anzutreiben, und wobei:
das Gehäuse einen Eintrittskanal umfaßt, um Nie­ derdruckflüssigkeit zu einem zweiten Ende der Zy­ linderkammer zu leiten, das der Öffnungsfläche entgegengesetzt ist;
der Zylinder eine radiale Außenfläche aufweist, die von der Innenwandfläche der Zylinderkammer ra­ dial nach innen beabstandet ist, um eine Rotati­ onspumpenkammer zu bilden;
mindestens ein Flügel von der Außenwandfläche des Zylinders radial nach außen vorspringt und an ei­ ner radial äußeren Flügelkante endet, die zur In­ nenwandfläche der Zylinderkammer benachbart ist; und
die Rotationspumpenkammer ein Einlaßende aufweist, das mit dem zweiten Ende der Zylinderkammer hy­ draulisch verbunden ist, und ein Auslaßende, das mit der Eintrittsöffnung hydraulisch verbunden ist, wobei bei Drehung des Zylinders in der Zylin­ derkammer Niederdruckflüssigkeit aus dem zweiten Ende der Zylinderkammer von den Flügeln vorver­ dichtet wird, bevor sie durch die Eintrittsöffnung läuft.

2. Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Antriebswelle durch das Zentrum des Zylinders läuft.

3. Pumpe nach Anspruch 2, wobei der Zylinder auf der Antriebswelle axial verschiebbar ist.

4. Pumpe nach Anspruch 3, wobei der Zylinder gegen die Öffnungsfläche vorgespannt ist.

5. Pumpe nach Anspruch 2, wobei die Antriebswelle im Gehäuse durch Lager an gegenüberliegenden Gehäuse­ enden auf drehbare Weise getragen wird, und diese Lager die auf den Zylinder wirkende hydraulische Last tragen.

6. Pumpe nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Flügel eine Vielzahl von Flügeln umfaßt, die umlaufend um den Zylinder beabstandet sind.

7. Pumpe nach Anspruch 6, wobei jeder Flügel einen schneckenförmigen Abschnitt und einen axialen Ab­ schnitt aufweist.

8. Pumpe nach Anspruch 6, wobei keiner der Flügel einen benachbarten Flügel axial überlappt.

9. Pumpe nach Anspruch 6, wobei jeder Flügel schneckenförmig ist und eine umlaufende Breite aufweist, die vom Einlaß- zum Auslaßende der Rota­ tionspumpenkammer hin progressiv zunimmt, wodurch der umlaufende Abstand zwischen miteinander be­ nachbarten Flügeln vom Einlaß- zum Auslaßende der Rotationspumpenkammer hin progressiv abnimmt.

10. Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Öffnungsfläche außerdem eine ringförmige Austrittsnut am Auslaß­ ende der Rotationspumpenkammer aufweist, um vor­ verdichtete Flüssigkeit aufzunehmen und diese vor­ verdichtete Flüssigkeit zur Eintrittsöffnung zu leiten.

11. Pumpe nach Anspruch 10, wobei die Austrittsnut über ein Spiralgehäuse mit der Eintrittsöffnung verbunden ist.

12. Pumpe nach Anspruch 10, wobei die Austrittsnut eine Querschnittsfläche hat, die in der Rotations­ richtung des Zylinders progressiv zunimmt.

13. Pumpe nach Anspruch 1, wobei der Zylinderkörper einen Kern mit einer Vielzahl von umlaufend beab­ standeten Kolbenbohrungen umfaßt, und eine Hülle, die den Kern umgibt, wobei die Hülle eine zylin­ drische Nabe und mindestens einen Flügel umfaßt, der von dieser Nabe radial nach außen vorspringt.

14. Pumpe nach Anspruch 13, wobei die Nabe und minde­ stens ein Flügel aus einem Stück geformt sind.

15. Pumpe nach Anspruch 13, wobei die Hülle aus Kunst­ stoff gegossen ist.

16. Pumpe nach Anspruch 13, wobei der Kern an seiner radialen Außenfläche eine Vielzahl von umlaufend beabstandeten Nuten umfaßt.

17. Pumpe nach Anspruch 1, wobei der Flügel um die axiale Länge des Zylinders verläuft.

18. Gehäuse einer Axialkolbenflüssigkeitspumpe, eine zylindrische Innenwandfläche umfassend, die eine Zylinderkammer umgibt; einen Zylinder, der in der Zylinderkammer des Gehäuses auf drehbare Weise be­ festigt ist und eine Vielzahl von umlaufend beab­ standeten Kolbenbohrungen darin aufweist; und eine Vielzahl von Kolben, die in den Kolbenbohrungen hin- und herbewegt werden können, um Flüssigkeit aus einem Eintrittskanal in einen Austrittskanal zu pumpen; wobei der Zylinder mindestens einen Flügel aufweist, der radial nach außen vorspringt und an einer radial äußeren Flügelkante endet, die zur Innenwandfläche der Zylinderkammer benachbart ist.

19. Pumpe nach Anspruch 18, wobei der Zylinderkörper einen Kern mit den Kolbenbohrungen umfaßt, und eine Hülle, die den Kern umgibt, wobei diese Hülle eine zylindrische Nabe und mindestens einen Flügel umfaßt, der von dieser Nabe radial nach außen vor­ springt.

20. Pumpe nach Anspruch 19, wobei die Nabe und minde­ stens ein Flügel aus einem Stück geformt sind.

21. Zylinderkörper für eine Axialkolbenflüssigkeits­ pumpe, einen Kern mit einer Vielzahl von umlaufend beabstandeten Kolbenbohrungen umfassend, und eine Hülle, die diesen Kern umgibt, wobei die Hülle eine zylindrische Nabe und mindestens einen Flügel umfaßt, der von dieser Nabe radial nach außen vor­ springt.