DE102008012674A1

DE102008012674A1 - Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter

Info

Publication number: DE102008012674A1
Application number: DE200810012674
Authority: DE
Inventors: Jörg Baaser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter, mit - einem Innenteil, - einem koaxial dazu angeordneten Außenteil, wobei das Innenteil relativ zu dem Außenteil um eine Drehachse drehbar ist, - mehreren Zylindern, die radial in Bezug auf die Drehachse entweder in dem Innenteil oder in dem Außenteil vorgesehen sind, - mehreren Kolben, wobei in jedem der Zylinder genau einer der Kolben verschieblich angeordnet ist, und - einer von einer Kreisform abweichenden, geschlossenen Kulissenführung, die in einem Außenbereich des Innenteils bzw. in einem Innenbereich des Außenteils vorgesehen ist, wobei die Kolben mit der Kulissenführung derart gekoppelt sind, dass sich die Kolben bei einer Relativdrehung des Innenteils in Bezug auf das Außenteil durch die Kulissenführung zwangsgeführt in den Zylindern radial hin- und herbewegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe bzw. einen Radialkolbenverdichter gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Radialkolbenpumpen weisen ein nockenartiges, drehbar angeordnetes Innenteil und ein Außenteil auf, in dem in Umfangsrichtung verteilt mehrere radial ausgerichtete Zylinder mit darin angeordneten Kolben angeordnet sind. Die Kolben sind üblicherweise durch Kolbenfedern radial nach innen vorgespannt. Bei der Drehung des nockenartigen Innenteils werden die Kolben entgegen der Federvorspannung intermittierend nach außen gedrückt, wodurch eine Pumpfunktion darstellbar ist. Bekannt sind zum einen Radialkolbenpumpen, bei denen das nockenartige Innenteil als exzentrisch angeordnete Kreisscheibe ausgebildet ist. Zum anderen gibt es Radialkolbenpumpen, bei denen das nockenartige Innenteil konzentrisch zum Außenteil angeordnet ist, jedoch nicht die Form einer Kreisscheibe hat, sondern eines Nockens mit einem oder mehreren Nockenfingern. Radialkolbenpumpen mit mehreren Nockenfingern werden als auch „mehrhubige Radialkolbenpumpen” bzw. „mehrhubige Radialkolbenverdichter” bezeichnet, da bei einer Umdrehung des Innenteils jeder der im Außenteil angeordneten Kolben mehrmals betätigt wird, entsprechend der Anzahl der an dem nockenartigen Innenteil vorgesehenen Nockenfinger.
Herkömmliche Radialkolbenverdichter, bei denen die Kolben durch Federn ”vorgespannt” sind, sind nur für vergleichsweise geringe Drehzahlen geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpe bzw. einen Radialkolbenverdichter zu schaffen, bei dem auf Federn zur ”Vorspannung” der Kolben verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Radialkolbenpumpe bzw. ein Radialkolbenverdichter mit einem Innenteil und einem koaxial dazu angeordneten Außenteil. Das Innenteil ist relativ zu dem Außenteil um eine Drehachse der Radialkolbenpumpe bzw. des Radialkolbenverdichters drehbar. In dem Innenteil oder in dem Außenteil sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Zylinder vorgesehen, die radial in Bezug auf die Drehachse ausgerichtet sind. In den Zylindern ist jeweils ein Kolben verschieblich angeordnet.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine von einer Kreisform abweichende, geschlossene Kulissenführung vorgesehen ist, die in einem Außenbereich des Innenteils oder in einem Innenbereich des Außenteils vorgesehen ist, wobei die Kolben mit der Kulissenführung derart gekoppelt sind, dass sich die Kolben bei einer Relativdrehung des Innenteils in Bezug auf das Außenteil durch die Kulissenführung zwangsgeführt in den Zylindern radial hin- und herbewegen. Dies ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber herkömmlichen Radialkolbenpumpen mit federvorgespannten Kolben, da bei derartigen herkömmlichen Radialkolbenpumpen die Kolben nur in der einen Richtung durch eine nockenartiges Teil bewegt werden, wohingegen sie in der entgegen gesetzten Richtung durch Federn bewegt werden.
Bei einer Radialkolbenpumpe bzw. bei einem Radialkolbenverdichter, bei der bzw. bei dem die Kolben verschieblich im Außenteil angeordnet sind, ist die Kulissenführung durch einen Außenbereich des Innenteils gebildet. Bei einer Radialkolbenpumpe bzw. bei einem Radialkolbenverdichter bei der bzw. bei dem die Kolben hingegen im Innenteil verschieblich angeordnet sind, ist die Kulissenführung durch einen Innenbereich des Außenteils gebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Kulissenführung eine geschlossene Kulissenbahn mit mehreren radialen Minima und mehreren radialen Maxima auf. Die Anzahl der Maxima bestimmt die ”Mehrhubigkeit” der Radialkolbenpumpe, d. h. die Anzahl der Hübe, die jeder der Kolben bei einer vollen Umdrehung der Radialkolbenpumpe bzw. des Radialkolbenverdichters macht.
Vorzugsweise ist die Anzahl der radialen Maxima und somit die Anzahl der Hübe, die die Kolben pro Umdrehung machen, ungleich der Anzahl der Zylinder. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, lassen sich die mechanischen Schwingungen der Radialkolbenpumpe bzw. des Radialkolbenverdichters und somit die Laufgeräusche minimieren.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Zylinder der Radialkolbenpumpe bzw. des Radialkolbenverdichters größer als die Anzahl der radialen Maxima.
Die oben beschriebene Radialkolbenpumpe bzw. der oben beschriebene Radialkolbenverdichter kann insbesondere als Kältemittelverdichter einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt werden. Radialkolbenverdichter herkömmlicher Fahrzeugklimaanlagen sind üblicherweise einhubige Verdichter, was insbesondere bei höheren Drehzahlen mit einer starken Geräuschentwicklung, hervorgerufen durch den elektrischen Antrieb, verbunden ist.
Ein mehrhubiger Radialkolbenverdichter mit Kolbenzwangsführung gemäß der Erfindung ermöglicht aufgrund der Mehrhubigkeit zum einen eine vergleichsweise geringere Betriebsdrehzahl bzw. bei vergleichbarer Betriebsdrehzahl eine entsprechend höhere Pump- bzw. Verdichterleistung. Durch die Mehrhubigkeit ergibt sich eine kontinuierlichere Föderleistung und insgesamt ein besserer Wirkungsgrad.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 Das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung;
2 einen Schnitt quer zur Schnittebene der 1.
1 zeigt eine Radialkolbenpumpe bzw. einen Radialkolbenverdichter 1 mit einem Innenteil 2 und einem Außenteil 3. Das Innenteil 2 ist nockenartig ausgebildet und weist drei nockenartige Finger 2a, 2b, 2c auf, die in Umfangsrichtung jeweils 120° voneinander beabstandet sind. Das nockenartige Innenteil 2 ist relativ zu dem Außenteil 3 um eine Drehachse 4 drehbar.
In dem Außenteil 3 sind fünf Zylinder 5–9 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet vorgesehen. In den Zylindern 5–9 ist jeweils ein zugeordneter Kolben 10–14 verschieblich angeordnet.
Das nockenartige Innenteil 2 weist in seinem Außenbereich eine umlaufende, d. h. geschlossene Kulissenbahn 15 auf. Über zugeordnete Lager 16–20 sind die Kolben 10–14 mit der Kulissenbahn 15 und somit mit dem nockenartigen Innenteil 2 zwangsgekoppelt. Bei den Lagern 16–20 kann es sich beispielsweise um Gleitlager oder um Kugellager o. ä. handeln.
Bei einer Drehung des nockenartigen Innenteils 2 um die Drehachse 4 werden die Kolben 10–14 entsprechend der Form der Kulissenbahn 15 zyklisch nach außen bzw. nach innen bewegt, wodurch eine Pumpfunktion darstellbar ist. Über die Lager 16–20 und die Kulissenbahn 15 sind die Kolben 10–14 mit dem nockenartigen Innenteil 2 zwangsgekoppelt. ”Kolbenfedern” wie bei herkömmlichen Radialkolbenverdichtern sind somit nicht erforderlich.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das nockenartige Innenteil 2 bzw. die Kulissenbahn 15 des nockenartigen Innenteils 2 drei radiale Minima und drei radiale Maxima auf. Bei der Radialkolbenpumpe bzw. bei dem Radialkolbenverdichter 1 handelt es sich somit um einen dreihubigen Verdichter. Bei einer vollen Umdrehung des Innenteils 2 führt dementsprechend jeder der fünf Kolben 10–15 drei vollständige Hubzyklen aus.
2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Zeichenebene durch die in 1 dargestellte Radialkolbenpumpe bzw. den Radialkolbenverdichter 1. Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die Kolben jeweils beidseitig durch Lager 16, 16a bzw. 19, 19a gelagert. Das nockenartige Innenteil 2 weist somit zwei umlaufende bzw. geschlossene Kulissenbahnen 15, 15a auf.

Claims

Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1), mit – einem Innenteil (2), – einem koaxial dazu angeordneten Außenteil (3), wobei das Innenteil (2) relativ zu dem Außenteil (3) um eine Drehachse (4) drehbar ist, – mehreren Zylindern (5–9), die radial in Bezug auf die Drehachse (4) entweder in dem Innenteil (2) oder in dem Außenteil (3) vorgesehen sind, – mehreren Kolben (10–14), wobei in jedem der Zylinder (5–9) genau einer der Kolben (10–14) verschieblich angeordnet ist, und – einer von einer Kreisform abweichenden, geschlossenen Kulissenführung (15, 15a), die in einem Außenbereich des Innenteils (2) bzw. in einem Innenbereich des Außenteils (3) vorgesehen ist, wobei die Kolben (10–14) mit der Kulissenführung (15, 15a) derart gekoppelt sind, dass sich die Kolben (10–14) bei einer Relativdrehung des Innenteils (2) in Bezug auf das Außenteil (3) durch die Kulissenführung (15, 15a) zwangsgeführt in den Zylindern (5–9) radial hin- und herbewegen.
Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (15, 15a) in Bezug auf die Drehachse (4) mehrere radiale Minima und mehrere radiale Maxima (2a, 2b, 2c) aufweist.
Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der radialen Maxima (2a, 2b, 2c) ungleich der Anzahl der Zylinder (5–9) ist.
Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zylinder (5–9) größer als die Anzahl der radialen Maxima (2a, 2b, 2c) ist.
Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (5–9) und die Kolben (10–14) im Außenteil (3) vorgesehen sind.
Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (15, 15a) durch einen im radial äußeren Bereich des Innenteils befindlichen Umfangs gebildet ist.
Radialkolbenpumpe bzw. Radialkolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (2) bzw. das Außenteil (3) durch einen Elektromotor um die Drehachse (4) drehbar ist.