DE102020125021A1

DE102020125021A1 - Reihenkolbenpumpe

Info

Publication number: DE102020125021A1
Application number: DE102020125021.5A
Authority: DE
Inventors: Lennard Geissler
Original assignee: Liebherr Machines Bulle SA
Current assignee: Liebherr Machines Bulle SA
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2021-03-25
Also published as: CN112576487A; US20210088043A1; CN112576486A; CH716632A1; DE102020125000A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reihenkolbenpumpe, umfassend eine Triebwelle zum Antreiben der Pumpe, mindestens zwei mit der Triebwelle in einer Wirkverbindung stehende Kolben, die entlang einer Triebwellenachse angeordnet und jeweils in einem Kolbenraum hin- und herbewegbar angeordnet sind, einen Sauganschluss zum Zuführen eines zu pumpenden Fluids, wobei in mindestens einem, vorzugsweise in jedem Kolbenraum ein Ventil angeordnet ist, um einen mit dem Sauganschluss in Verbindung stehenden Saugkanal zum Zuströmen von Fluid während einer Kompressionsbewegung des zugehörigen Kolbens fluidisch vom Kolbenraum zu trennen Die Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sauganschluss und direkt mit dem mindestens einen Ventil in Verbindung stehenden Saugkanal ein Saugdrosselventil vorgesehen ist, das dazu ausgelegt ist, einen Volumenstrom eines zu pumpenden Fluids zwischen Sauganschluss und Saugkanal zu variieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reihenkolbenpumpe, die vorzugsweise eine hydraulische Verdrängerpumpe in Reihenkolbenbauweise ist. Diese umfasst mindestens zwei Verdrängereinheiten, die in Richtung der Triebwellenachse hintereinander angeordnet sind.
Solche Pumpen werden bei einer Vielzahl von Anwendungen benötigt, bspw. zum Zirkulieren eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs, zur Versorgung eines Lüftermotors, bei einer Ölumwälzung einer Verbrennungskraftmaschine. Aber auch beim Einsatz in Kleinstgeräten z.B. einem Minibagger sind solche Pumpen erforderl ich.
Die DE 197 08 597 offenbart eine sauggedrosselte Förderpumpe und zeigt hierbei die Verwendung einer Saugdrossel für eine Reihenkolbenpumpe.
Die WO 2010 130 495 A1 offenbart eine Reihenkolbenpumpe deren Triebwelle als Kurbelwelle ausgeführt ist.
Darüber hinaus sind Reihenkolbenpumpen mit einer Nockenwelle aus dem Stand der Technik bekannt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Reihenkolbenpumpe vorzusehen, die möglichst kostengünstig ist und eine weitreichende Flexibilität für den Einbau und dazu eine möglichst hohe Leistungsdichte bietet. Zudem soll mit der vorliegenden Erfindung auf einfache Art und Weise der Fluid-Zufluss zu den den Kolben umfassenden Verdrängereinheiten einstellbar sein, um hierauf basierend eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Reihenkolbenpumpe darstellen zu können.
Dies gelingt mit der Reihenkolbenpumpe, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Eine solche Pumpe weist einen vorteilhaft konstruierten Aufbau auf und ist bauraumoptimiert ausgeführt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemäße Reihenkolbenpumpe, umfasst eine Triebwelle zum Antreiben der mindestens zwei mit der Triebwelle in einer Wirkverbindung stehenden Kolben, die jeweils in einem Kolbenraum hin- und her bewegbar angeordnet sind, einen Sauganschluss zum Zuführen eines zu pumpenden Fluids sowie einen Hochdruckanschluss zum Abführen des zu pumpenden Fluids. Ferner umfasst jeder der mindestens zwei Kolbenräume der erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe, mindestens zwei Ventile, die bevorzugt als Rückschlagventile ausgeführt sind. Bei der Öffnung des ersten dieser Ventile, welches im Folgetext als Saugventil bezeichnet wird, besteht eine Fluidverbindung zwischen der Saugseite und dem Kolbenraum. Bei der Öffnung des zweiten dieser Ventile, welches im Folgetext als Hochdruck-Rückschlagventil bezeichnet wird, besteht eine Fluidverbindung zwischen dem Kolbenraum und der Hochdruckseite. Eine solche nachfolgend beschriebene Bauteil- und zugleich Funktionsanordnung wird im Folgetext als Verdrängereinheit bezeichnet.
Ein Saugventil steht dabei in einer Fluidverbindung mit einem durch den Kolben in seinem Volumen veränderbaren Raum, der als Ölverdichtungsraum bezeichnet wird, und sorgt dafür, dass bei einem Kolbenhub, der zu einer Vergrösserung dieses Raumes führt, aufgrund des Unterdrucks Fluid von der Saugseite der Reihenkolbenpumpe in diesen Raum einströmen kann und während des Kompressionshubes des Kolbens kein unter Druck stehendes Fluid auf die Saugseite zurückströmt.
Ein Hochdruck-Rückschlagventil steht dabei in einer Fluidverbindung mit einem durch den Kolben in seinem Volumen veränderbaren Raum, d.h. dem Ölverdichtungsraum und sorgt dafür, dass (i) bei einem Kompressionshub des Kolbens derselben Verdrängereinheit das komprimierte Fluid in Richtung Hochdruckausgang abfliessen kann; (ii) bei einem Kolbenhub, der zu einer Vergrösserung dieses Raumes führt, kein Fluid von der Hochdruckseite der Reihenkolbenpumpe in diesen Raum einströmen kann und (iii) während des Kompressionshubes eines Kolbens in einer anderen Verdrängereinheit kein unter Druck stehendes Fluid in diesen Raum zurückströmt.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe erstreckt sich eine Fluidverbindung von einem Sauganschluss über einen Saugkanal, der gemeinsam von mehreren Verdrängereinheiten genutzt werden kann. Alternativ oder ergänzend weist eine erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe eine Fluidverbindung von einem Hochdruckkanal zu einem Hochdruckanschluss auf, der gemeinsam von mehreren Verdrängereinheiten genutzt werden kann.
In einer Variante weist die erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe zwischen einem Sauganschluss und dem direkt mit mindestens einem Saugventil einer Fluidverbindung stehenden Saugkanal eine Einrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, einen Volumenstrom eines zu pumpenden Fluids zwischen Sauganschluss und Saugkanal zu variieren. In einer solchen Variante befindet sich die Einrichtung in unmittelbarer Nähe zu der Reihenkolbenpumpe und ist bevorzugt in der Reihenkolbenpumpe integriert.
Durch die zwischen einem Sauganschluss und einem Saugkanal angeordnete Einrichtung, die als Saugdrosselventil ausgeführt sein kann, kann der zu mindestens einer Verdrängereinheit zuführbare Volumenstrom des zu pumpenden Fluids auf einfache Art und Weise eingestellt werden. Das Saugdrosselventil kann dabei von einer Stellung maximaler Öffnung, bei der das Fluid die Saugdrossel unter einem möglichst geringen Druckverlust durchströmt in eine Stellung maximaler Drosselung überführbar sein. Bevorzugt liegt in der Stellung maximaler Drosselung keine vollständige Abschnürung der Fluidverbindung vor, sondern eine Drosselung, die noch einen gewissen Fluiddurchsatz zur Sicherstellung der Eigenschmierung der Reihenkolbenpumpe sicherstellt, jedoch kein Fluid-Volumenstrom zum Betrieb eines Verbrauchers vorsieht.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einstellung über die Höhe der Drosselwirkung über die Axialposition eines entsprechend gestalteten Kolbens erfolgen kann, der axialverschieblich in einer entsprechend gestalteten Bohrung des Ventilgehäuses eingebracht ist. In Ergänzung dazu weist das Ventilgehäuse entsprechende Ausnehmungen auf, über die das Fluid vom Sauganschluss kommend an den besagten Kolben, der im Folgetext als Ventilkolben bezeichnet wird, herangeführt und zum Saugkanal abgeführt werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung sieht die zur Unterbringung des Ventilkolbens im Ventilgehäuse bestehende Bohrung das Vorhandensein eines Verschlusselmentes vor, welches nach der Montage wieder geöffnet und auch daran anschliessend stets wieder verschlossen werden kann und auch bei einer vollständig zusammengebauten Reihenkolbenpumpe von aussen zugänglich ist.
Alternativ oder ergänzend ist das Saugdrosselventil in seiner Einbaulage derart installiert, dass die Längsachse des Ventilkolbens möglichst parallel zur Triebwellenachse verläuft.
Das Saugdrosselventil ist also derart in eine Verbindung von einem Sauganschluss und einem Saugkanal eingefügt, dass der Verbindungsquerschnitt von Sauganschluss und Saugkanal variierbar ist. In einer voll geöffneten Stellung steht der maximale Verbindungsquerschnitt zur Verfügung, so dass in Bezug auf die vorliegende Drehzahl ihrer Triebwelle die Reihenkolbenpumpe die maximale Menge an zu pumpenden Fluid durch die über diese Saugdrossel an den Saugeingang angeschlossene mindestens eine Verdrängereinheit angesaugt werden kann. Wird das Saugdrosselventil hingegen zunehmend in Richtung zur Sperrstellung verschoben, verringert sich der Verbindungsquerschnitt, so dass im Zuge damit eine absinkende Menge an zu pumpenden Fluid von dieser mindestens einen Verdrängereinheit angesaugt werden kann.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass der verschiebbare Ventilkolben einen Durchflussbereich aufweist, der in Längsrichtung des Kolbens durch einen in seinem Durchmesser verringerten Abschnitt ausgebildet ist, um einen Öffnungsgrad einer Verbindung von Sauganschluss und Saugkanal zu variieren, wobei der Durchflussbereich vorzugsweise als Ringraum ausgestaltet sein kann.
Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kolben ein Stufenkolben ist, also über mindestens zwei in ihrem Durchmesser verschiedene Längenabschnitte verfügt, wobei in einem davon der Durchflussbereich angeordnet ist, wobei vorzugsweise die mindestens zwei in ihrem Durchmesser verschiedene Längenabschnitte während der Herstellung zunächst als separate Rohlinge gefertigt werden.
Nach der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass auf den Ventilkolben mindestens zwei Kräfte in seiner Axialrichtung angreifen können, die diametral zueinander ausgerichtet sind. Sofern es sich lediglich um zwei Kräfte handelt, begünstigt die eine der beiden Kräfte eine Bewegung bzw. ein Verharren des Ventilkolbens in einer Stellung weiter Öffnung wohingegen die andere Kraft eine Bewegung bzw. ein Verharren des Ventilkolbens in einer Stellung geringer Öffnung begünstigt.
Insbesondere kann eine der beiden Kräfte durch eine Druckfeder verursacht werden auf die sich der Ventilkolben abstützt. Bevorzugt handelt es sich hierbei um die freie Stirnseite des Längenabschnitts mit dem grösseren Durchmesser. Hierbei ist auch eine Kräftesumme durch den Einsatz mehrerer Federn möglich, welche auf den Ventilkolben Einzelkräfte ausüben, die in dieselbe Richtung wirken. Dabei ist es nicht erforderlich, dass es sich bei allen Federn um Druckfedern handelt.
Darüber hinaus kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass das Ventilgehäuse eine entsprechende Bohrung aufweist über die eine Fluidverbindung zu einer am Ventilkolben vorhandenen Steuerfläche vorliegt wodurch ein Steuerdruck auf den Ventilkolben aufgebracht werden kann. Bevorzugt befindet sich eine solche Steuerfläche auf der freiliegenden Stirnseite des Längenabschnitts mit dem kleinen Durchmesser. Alternativ oder ergänzend handelt es sich bei dem Steuerdruck um ein Druckniveau, welches in einem festen Zusammenhang mit dem bzw. mit einem Hochdruckniveau am Hochdruckanschluss bzw. am Hochdruckkanal steht der Reihenkolbenpumpe steht. Gleichermassen kann es sich aber auch bei dem Steuerdruck, um ein anderweitig vorgebbares Druckniveau handeln, welches unter einer äusseren Einflussnahme aus einem solchen besagten Hochdruckniveau, d.h. um ein daraus reduziertes Hochdruckniveau handeln. Ferner kann der der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe zugeführte Steuerdruck von einer anderen Druckquelle erzeugt oder bereitgestellt werden und daher zumindest ursächlich unabhängig von einem Hochdruckniveau ist, der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe sein.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Ventilkolben mindestens eine Steuerfläche auf der derart ausgerichtet ist, dass der dort zugeführte Steuerdruck eine Kraft verursacht, die der Rückstellkraft von der mindestens einen Feder, auf die sich der Ventilkolben abstützt, entgegen gerichtet ist
In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe kann vorgesehen sein, dass der mit dem Durchflussbereich versehene Längenabschnitt des Ventilkolbens einen in Verschieberichtung des Kolbens verlaufenden Leckagekanal aufweist, um insbesondere solche von einer Steuerdruckbohrung zufliessendes Leckagefluid abzuführen; gleichermassen Leckagefluid von dem verbleibenden Innenvolumen der Kolbenbohrung, welche sich auf der zum Verschlusselement zugewandten Seite befindet. Darüber hinaus kann ein solcher Leckagekanal auch zum Dämpfen der Verschiebebewegung des Ventilkolbens bieten.
Bevorzugt weist das Saugdrosselventil mindestens eine Endanschlagposition und besonders bevorzugt zwei Endanschlagposition des Ventilkolbens auf, damit die maximale und/oder die minimale Drosselung reproduzierbar definiert sind. In einer vorteilhaften Ausführung kann ein von dem Ventilkolben abgewandtes Ende einer Feder mit einem Verschlusselement einer Kolbenbohrung zusammenwirken, das gleichzeitig als Endanschlag für eine Verschiebebewegung des Ventilkolbens dient, wobei vorzugsweise das Verschlusselement eine Verschlussschraube ist. Alternativ oder ergänzend kann die Kolbenbohrung im Ventilgehäuse eine Stufe aufweisen welche einen Anschlag für die Stufe des Ventilkolbens darstellt.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Ventilkolben mit mehreren Federn bestückt ist, die dauerhaft oder nur innerhalb bestimmter Positionsbereiche des Ventilkolbens auf diesen eine Kraftwirkung ausüben. Dabei ist es auch möglich, dass sich darunter zwei Federn befinden, die im Fall ihres Kraftschlusses mit dem Ventilkolben Kräfte in jeweils unterschiedliche Axialrichtungen ausüben.
Die Erfindung schliesst das Vorhandensein von mehreren Steuerflächen des Ventilkolbens ein, die mit gleichen oder unterschiedlichen Druckniveaus beaufschlagt werden können und die in gleicher oder entgegengesetzter Orientierung ausgerichtet sein können.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Ventilkolben durch mindestens eine anderweitig erzeugte in axialer Richtung wirkende Kraft beaufschlagbar ist, bspw. über einen Stellmotor, einen Proportionalmagneten etc.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Triebwelle eine Nockenwelle mit Einfach- oder Mehrfachnocken als Kurbelwelle oder Exzenterwelle ausgeführt ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Kolben rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse ausgestaltet ist. Er kann einen ersten Abschnitt mit einem größeren Durchmesser aufweisen, der eine Einschnürung aufweist, und einen zweiten Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweisen, der von dem ersten Abschnitt abgeht.
Weiter kann vorgesehen sein, dass eine erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe mehrere Öffnungen hat, die als Hochdruckanschluss nutzbar sind. Daher besteht die Möglichkeit eine dieser Öffnungen als Hochdruckanschluss zu nutzen, wohingegen die anderen dieser Öffnungen hochdruckdicht zu verschliessen sind. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass eine erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe mehrere Öffnungen hat, die als Sauganschluss nutzbar sind. Daher besteht die Möglichkeit eine dieser Öffnungen als Sauganschluss zu nutzen, wohingegen die anderen dieser Öffnungen druckdicht zu verschliessen sind.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die durch einen jeweiligen Kolben erzeugte Volumenströme eines zu pumpenden Fluids stromabwärtig nicht vollständig oder überhaupt nicht miteinander vereinigt werden, sondern über mindestens zwei separate Hochdruckausgänge aus der Reihenkolbenpumpe geführt sind.
Normalerweise sind bei Vorhandensein von mehreren Hochdruckausgängen diese stromabwärts der Verdrängereinheiten fluidisch miteinander verbunden. Es kann aber für die an die mehreren Hochdruckausgänge anzuschliessenden Verbraucher von Vorteil sein, wenn die beiden Verbraucher auf ihrer Hochdruckseite hydraulisch voneinander getrennt sind. Es besteht auch die Möglichkeit aus mehreren Hochdruckanschlüssen bereits voneinander separierte Volumenströme an jeweils getrennte hydraulische Verbraucher und/oder Hochdruck-Eingänge eines Schaltventils als Teilvolumenströme zuzuführen, welches an seinem Ausgang wahlweise einen dieser Teilvolumenströme oder auf diesen Teilvolumenströmen basierende Summenvolumenströme abgeben kann. Bevorzugt ist die Auswahl derjenigen Teilvolumenströme, die Bestandteil des Summenvolumenstromes sind, über Fernwirken an das Schaltventil vorgebbar.
Daher ist in der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe mindestens ein Kanaltrenner vorgesehen, der im Hochdruckkanal die betreffenden Ausgänge fluidisch voneinander trennt. Somit verfügen die mehreren an die Hochdruckausgänge angeschlossenen hydraulischen Verbraucher über ihnen exklusiv zugeordnete Verdrängereinheiten, deren Ausgangsvolumenstrom resp. deren hydraulische Ausgangsleistung nicht anderweitig in Anspruch genommen werden kann. Im Fall einer Zuführung von separierten Teilvolumenströmen an ein Schaltventil werden seine mehreren Hochdruck-Eingängen jeweils durch exklusiv zugeordnete Verdrängereinheiten Volumenströme erzeugt.
Weiter kann nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung vorgesehen sein, dass die durch eine jeweilige Verdrängereinheit erzeugten Volumenströme eines zu pumpenden Fluids stromabwärtig durch das wahlweise Vorsehen mindestens eines Kanaltrenners umgesetzt sind, die in den Hochdruckkanal eingefügt ist.
Derartige Kanaltrenner können bei Bedarf auch erst beim Zusammenfügen der Reihenkolbenpumpe eingefügt werden, so dass deren Einsatzflexibilität hoch ist.
Nach der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Kolben unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Durch das Vorsehen mehrerer unterschiedlicher Durchmesser können die Bedürfnisse unterschiedlicher Verbraucher, die an unterschiedlichen Hochdruckausgängen der Reihenkolbenpumpe angeschlossen sind, berücksichtigt werden. Dabei können die diese Kolben beherbergenden Bohrungen an die jeweiligen Kolbendurchmesser angepasst werden oder solche Bohrungen, die einen grösseren Durchmesser aufweisen, jeweils mit einer zum Kolbendurchmesser passsenden Laufbuchse versehen werden.
Alternativ oder ergänzend zu einem Einsatz solcher Kanaltrenner, kann eine erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe in Bezug auf die Strömungsrichtung des zu pumpenden Fluids bereits in ihrer Grundausführung strömungsabwärts von dem Eintritt in die Verdrängereinheiten separierte, d.h. hermetisch voneinander abgetrennte Strömungspfade bis zu den jeweiligen Hochdruckausgängen aufweisen.
Durch die Kombination einer Kanaltrennung auf der Hochdruckseite einer Reihenkolbenpumpe und einer separaten Zuführung dieser Teilvolumenströme an ein solches Schaltventil, welches dazu beschaffen ist, seinerseits einen Ausgangsvolumenstrom bereitzustellen, der dahingehend variabel ist, dass dieser aus der Möglichkeit verschiedener Summenbildungen, die aus den besagten Teilvolumenströmen kumuliert werden kann, besteht - auch bei konstanter Drehzahl der Triebwelle und bei einer konstanten Einstellung der Einrichtung, über die der zu der mindestens einer Verdrängereinheit zuführbare Volumenstrom des zu pumpenden Fluids eingestellt werden - die Möglichkeit eines variablen Ausgangsvolumenstroms. Zwar beschränkt sich hierbei die Variabilität auf die Auswahlmöglichkeit zwischen bestimmten diskreten Werten und ermöglicht keine kontinuierliche Einstellung eines Volumenstroms; allerdings mit einem vergleichbar niedrigen Aufwand. Denn schliesslich ist eine solche Einstellung eines Volumenstroms selbst dann möglich, wenn die Reihenkolbenpumpe bei einer konstanten Drehzahl betrieben wird bzw. nur bei konstanten Drehzahl betrieben werden kann und erfordert keine Betätigung der besagten Einrichtung bzw. ist sogar nicht einmal das Vorhandensein einer solchen Einrichtung erforderlich, über die auf der Saugseite der zuführbare Volumenstrom des zu pumpenden Fluids eingestellt wird.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Triebwelle über einen Primärantrieb, vorzugsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder eine Elektrische Maschine angetrieben ist, die vorzugsweise über ein Getriebe an die Triebwelle angebunden ist.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation kann vorgesehen sein, dass ein Schaltventil vorgesehen ist, das die mindestens zwei separaten Hochdruckausgänge aus der Reihenkolbenpumpe wahlweise miteinander vereinigt und den durch die Vereinigung erzeugten Volumenstrom an einem Sammelausgang ausgibt oder einen wahlweise einen der beiden eingangsseitig zugeführten Teilvolumenströme.
Somit kann ein sehr variabler Volumenstrom erzeugt werden, dessen Variabilität noch erhöht wird, indem die Volumenströme der mindestens zwei unterschiedlichen Hochdruckausgänge der Pumpe aufgrund unterschiedlicher Kolbendurchmesser der zugehörigen Verdrängereinheit verschieden sind. Dem Fachmann ist klar, dass die vorliegende Erfindung nicht auf zwei Hochdruckausgänge und entsprechende Eingänge an dem Schaltventil beschränkt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern und Regeln einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe, insbesondere des Ausgangsvolumenstroms, der Leistung und des Drehmoments. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Ausgangsvolumenstrom in Abhängigkeit einer Drehzahl der Triebwelle und/oder einem Öffnungsgrad einer Einrichtung über den die Zuflussmenge des zu pumpenden Fluids auf der Saugseite variierbar ist und/oder ein Schaltventil, welches eine variierbare Summenbildung von Teilvolumenströmen, welche in voneinander separierten Einheiten einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe erzeugt werden können, ermöglicht.
In einer Modifikation des erfindungsgemässen Verfahrens zum Steuern und Regeln einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe - insbesondere des Ausgangsvolumenstroms, der Leistung und des Drehmoments - ist die Regelgrösse in Abhängigkeit einer Drehzahl der Triebwelle bei nicht vorhandenen oder bevorzugt vollständig geöffneten Saugdrosselventil variierbar.
In einer Fortbildung nutzt das Verfahren zum Steuern und Regeln des Ausgangsvolumenstroms, der Leistung oder des Drehmoments der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe eine Einrichtung über die auf der Saugseite der zuführbare Volumenstrom des zu pumpenden Fluids eingestellt wird, die ihrerseits über einen Aktuator eingestellt werden kann, der wiederum ein Ansteuersignal aus einem Steuergerät erhält. In einer bevorzugten Variante erhält das Steuergerät mindestens eine weitere Information über eine andere Einheit resp. ein Eingangssignal von dieser Einheit, welche der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe eine mechanische Leistung zuführt und/oder hydraulische Leistung von der Reihenkolbenpumpe bezieht. Alternativ oder ergänzend zu dieser bevorzugten Variante wird dem Steuergerät mindestens eine Betriebsgrösse der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe zugeführt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern und Regeln einer Reihenkolbenpumpe, insbesondere des Ausgangsvolumenstroms, der Leistung und des Drehmoments, wobei die Reihenkolbenpumpe über mindestens zwei voneinander abgetrennte Hochdruckausgänge verfügt und damit mindestens zwei voneinander getrennte Volumenströme abgeben kann, die jeweils in getrennte Hochdruck-Eingänge eines Schaltventils zugeleitet werden können. Dabei ist es vorgesehen, dass das ansteuerbare Schaltventil darauf bezogen einen Ausgangsvolumenstrom bereitstellt, auf die Grösse eines der möglichen Summenbildungen der Eingangs-Volumenströme aufweist und im Rahmen dieser Freiheitsgrade variabel ist.
In einer Fortbildung nutzt letzteres Verfahren zum Steuern und Regeln des Ausgangsvolumenstroms, der Leistung oder des Drehmoments der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe ein Schaltventil, welches über Fernwirken vorzugsweise über einen im Schaltventil integrierten Aktuator eingestellt werden kann, der wiederum ein Ansteuersignal aus einem Steuergerät erhält. In einer bevorzugten Variante erhält das Steuergerät mindestens eine weitere Information über eine andere Einheit resp. ein Eingangssignal von dieser Einheit, welche der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe eine mechanische Leistung zuführt und/oder hydraulische Leistung von der Reihenkolbenpumpe bezieht. Alternativ oder ergänzend zu dieser bevorzugten Variante wird dem Steuergerät mindestens eine Betriebsgrösse der Reihenkolbenpumpe zugeführt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

1: eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Reihenkolbenpumpe quer zur Triebwellenachse.
2: eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Reihenkolbenpumpe entlang der Triebwellenachse,
3: eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Reihenkolbenpumpe,
4: eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe durch das Deckelgehäuse, bei der das darin angeordnete Ventilkolben des Saugdrosselventils freiliegt,
5: eine Perspektivansicht eines Zentrierelements der Reihenkolbenpumpe.
6 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe durch das Deckelgehäuse, bei der das darin angeordnete Saugdrosselventil,
7 eine vergrößerte Ansicht des einen Ringraum aufweisenden, ersten Längenabschnittes des Ventilkolbens, der den Ringraum aufweist, aus der 6,
8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Steuerung oder Regelung der Reihenkolbenpumpe mit einer Elektrischen Maschine,
9 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der im Bereich des Saugdrosselventils wirkenden Elemente,
10 eine weitere schematische Darstellung der im Bereich des Steuerelements wirkenden Elemente, und
11 ein Schaubild zum Erläutern eines Anwendungsbeispiels für eine Regelung der Reihenkolbenpumpe,
12 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe mit zwei fluidisch voneinander getrennten Auslassanschlüssen,
13 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der über ein Schaltventil ein variabler Volumenstrom erzeugt wird.

1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe 1.
Man erkennt eine Verdrängereinheit, die einen Kolben 3 umfasst, der das zu pumpende über ein erstes Rückschlagventil, welches als Saugventil 11 bezeichnet wird, in einen Ölverdichtungsraum eingeführte Fluid kompressiert und über ein zweites Rückschlagventil, welches als Hochdruck-Rückschlagventil 10 bezeichnet wird, abfördert. Dabei sind mehrere Verdrängereinheiten in Richtung der Triebwellenachse 4 hintereinander angeordnet. Jeder Kolben 3 steht mit der Triebwelle 2 in einer Wirkverbindung und ist dabei derart angeordnet, dass seine Längsachse möglichst radial zur Triebwellenachse 4 ausgerichtet ist. Die Reihenkolbenpumpe 1 umfasst bevorzugt drei Gehäuseteile 6, 8, 13. Das untere Gehäuseteil 6, das im Folgetext Grundgehäuseteil 6 genannt wird, beherbergt den im Pumpeninneren gelegenen Teil der Triebwelle 2, die Kolben 3 und die Hochdruck-Rückschlagventile 10 auf der Hochdruckseite (Auslassventile) der jeweiligen Verdrängereinheiten. Ein Ölverdichtungsraum umfasst das gesamte Volumen in einer Verdrängereinheit, welches mit dem zu fördernden Fluid gefüllt ist mit der Abgrenzung, dass sowohl das Saugventil 11 als auch das Hochdruck-Rückschlagventil 10 dieser Verdrängereinheit geschlossen sind.
Das obere Gehäuseteil, das auch Deckelgehäuseteil 8 genannt wird, beinhaltet die Saugventile 11 (Einlassventile). Die beiden Gehäuseteile 6, 8 grenzen über einen flächigen und bevorzugt über einen ebenen Kontaktbereich 9 aneinander an.
Beispielsweise kann bezogen auf eine bestimmte Antriebsdrehzahl der Volumenstrom des von der Reihenkolbenpumpe 1 geförderten Fluids mit einer Einrichtung 12 angepasst werden, indem der saugseitige Zufluss des Fluids zur Reihenkolbenpumpe 1 begrenzt wird. Die Reihenkolbenpumpe 1 weist einen vorteilhaft konstruierten Aufbau auf und ist bauraumoptimiert ausgeführt.
Wie man weiter der 1 entnehmen kann, ist der Kolben 3 hin- und herbewegbar in einem Kolbenraum 5 aufgenommen, der zu Teilen im Deckelgehäuseteil 8 und dem Grundgehäuseteil 6 angeordnet ist. Der Kolben 3 weist im Ausführungsbeispiel einen mittig angeordneten Pin 31 auf, der in den Deckelgehäuseteil 8 hineinragt. Die Auf- und Abewegung des Kolbens 3 erfolgt aufgrund der Rotation der mit Nocken versehenen Triebwelle 2 und der sich auf dem Kolben 3 abstützenden Feder 32.
Weiter ist auch der Anbauflanschteil 13 zu erkennen, mit dem die Reihenkolbenpumpe 1 an einem nicht gezeigten Element befestigt werden kann.
Der Arbeitsablauf der Reihenkolbenpumpe 1 ist wie folgt. Zunächst strömt über das Saugventil 11 ein zu pumpendes Fluid in den Ölverdichtungsraum, da sich der Kolben 3 auf dem Weg vom oberen zum unteren Totpunkt bewegt. Die am Kolben 3 gestützte Feder 32 sorgt für eine Bewegung des Kolbens 3 hin zum unteren Totpunkt, so dass fortwährend eine Wirkverbindung zwischen Kolben 3 und der Triebwelle 2 gewährleistet ist. Durch die Kolbenbewegung kommt es zu einer Vergrösserung des Ölverdichtungsraums und damit zu einem Unterdruck, so dass das Saugventil 11 in seine offene Position entgegen der Vorspannkraft der Feder 16 überführt wird, was dazu führt, dass das zu pumpende Fluid in den Ölverdichtungsraum eindringt bzw. angesogen wird. Während dieses Vorgangs befindet sich das Hochdruck-Rückschlagventil 10 seiner Sperrstellung.
Bei der Bewegung des Kolbens 3 vom unteren zum oberen Totpunkt hin steigt der Druck im Ölverdichtungsraum an, das Saugventil schließt und das unter hohem Druck stehende Fluid strömt über das sodann geöffnete Hochdruck-Rückschlagventil 10 zur Hochdruckseite der Reihenkolbenpumpe 1 ab.
2 stellt eine Schnittansicht des betrachteten Ausführungsbeispiels in Längsrichtung der Triebwelle 2 dar, aus der man die Anordnung der Verdrängereinheiten entnehmen kann. Mehreren Kolben 3, deren jeweilige Längsachsen 71 möglichst radial zur Triebwellenlängsache 4 ausgerichtet sind, sind in Längsrichtung der Triebwelle 2 hintereinander angeordnet und wirken jeweils mit einem spezifisch ausgeformten Abschnitt der Triebwelle 2 zusammen, so dass sich in etwa eine kontinuierliche Förderung des Fluids ergibt.
Man erkannt, dass die gezeigten drei geometrisch hintereinander angeordneten Verdrängereinheiten stromaufwärts an einen gemeinsamen Saugkanal 40 angeschlossen sind, von denen das zu fördernde Fluid über ein jeweiliges Saugventil 11 in den zugehörigen Ölverdichtungsraum gefördert wird. Bei einer Bewegung des Kolbens 3 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt gelangt kein Fluid von dem betreffenden Ölverdichtungsraum in den Saugkanal 40, weil der Saugventil-Stössel 111 über die von der Feder 16 wirkende Kraft in seine Schliessposition gedrängt wird.
Der Kraftschluss der Feder 16 mit dem Saugventil-Stössel 111 sowie der Kraftschluss der Feder 32 mit dem Kolben 3 wird dadurch ermöglicht, dass sich die beiden Federn 16, 32 an ein Zentrierelement 15 abstützen, welches starr in derjenigen Ausnehmung angeordnet ist, über die der Kolbenraum 5 gebildet ist. Demnach schafft das Abstützen der Federn 16, 32 an dem Zentrierelement 15 die Voraussetzung dafür, dass das Andrücken des Kolbens 3 über die Feder 32 auf dem Nocken der Triebwelle 2 und das Andrücken des Saugventil-Stössels 111 an seiner Anlagefläche zur Schliessung des Saugventils 11 bei ausbleibendem Unterdruck in dem Ölverdichtungsraum über die Feder 16 möglich ist.
Das Zentrierelement 15 kann dabei vollständig in dem Deckelgehäuseteil 8 eingesteckt sein und durch den Grundgehäuseteil 6 darin fixiert werden.
Weiter erkennt man in der 2 das Vorhandensein eines an das Grundgehäuseteil 6 befestigten Anbauflanschteils 13, welches die Triebwelle 2 zentriert und diejenige Öffnung aufweist, über der der ausserhalb des Grundgehäuseteils 6 befindende Endabschnitt der Triebwelle 2 unmittelbar nach aussen geführt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Triebwelle 2 aus dem Grundgehäuseteil 6 ausgebaut und eingebaut werden, wenn das Anbauflanschteil 3 entfernt wird. Eine Zugänglichkeit der Triebwelle 2 ist hier nur über das Anbauflanschteil 3 gegeben.
Die Erfindung schliesst eine Fortbildung ein, bei der eine Zugänglichkeit der Triebwelle 2 alternativ oder ergänzend über die dem Anbauflanschteil 13 abgewandte Deckelseite des zylindrisch geformten Gehäuseabschnittes des Grundgehäuseteils 6 möglich ist (nicht in den Figuren dargestellt). Dies kann durch einen nachträglichen Umbau oder eine entsprechende Konstruktion des Grundgehäuseteils 6 vorgesehen sein, welche diesen Aspekt bereits berücksichtigt. Eine entsprechende Vorbereitung kann dadurch erreicht werden, dass an der besagten Deckelseite das Grundgehäuseteil 6 über einen als separates Bauteil ausgeführten Deckel verschlossen und geöffnet werden kann. Sofern die Öffnungsfläche am Grundgehäuseteil 6, der durch diesen Deckel verschlossen werden kann entsprechend gross ist, kann die Triebwelle 2 auch durch diese Öffnung in das Grundgehäuseteil 6 ein- und ausgebaut werden. In einer darauf aufbauenden Fortbildung kann das Anbauflanschteil 13 an der Vorderseite der Reihenkolbenpumpe 1, an der sich die Triebwellenverzahnung zum Antreiben der Reihenkolbenpumpe 1 befindet, einstückig mit dem Grundgehäuseteil 6 verbunden sein. Dabei kann das Grundgehäuseteil 6 in einer solchen Ausführungsform, die mit dem besagten Deckel verschlossen wird, derart ausgeführt werden, dass eine zweite in der entgegengesetzten Richtung angeordnete Reihenkolbenpumpe 1 mit der ersten Reihenkolbenpumpe 1 Rücken an Rücken verschraubt werden kann und eine drehfeste Kopplung beider Triebwellen 2 über eine entsprechende Verzahnung möglich ist, wobei die Ausformung des Grundgehäuseteils 6 derart erfolgt, dass auch die Triebwellenverzahnung durch die beiden aneinander befestigten Grundgehäuseteile 6 abgedeckt ist. Bei einem solchen Aufbau bilden die beiden Triebwellenkammern der beiden aneinander gebauten Reihenkolbenpumpen 1 ein gemeinsames Volumen. Der Kontaktbereich der beiden Grundgehäuseteile 6 wird über ein Dichtungssystem verschlossen.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Reihenkolbenpumpe 1, anhand derer man den dreiteiligen Gehäuseaufbau erkennen kann. Der Deckelgehäuseteil 8 wird auf den Grundgehäuseteil 6 aufgesetzt, der wiederum in Verbindung mit dem Anbauflanschteil 13 steht.
Der Hochdruckanschluss 20 der Reihenkolbenpumpe 1 kann dabei an einer vom Anbauflanschteil 13 gegenüberliegenden Seite am Grundgehäuseteil 6 angeordnet sein.
Nach einer alternativen Konfiguration kann das Anbauflanschteil 13 in Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 3 aber auch an derselben Seite wie der Hochdruckanschluss 20 angeordnet sein, wobei dann der antriebsseitige Triebwellenabschnitt bevorzugt durch einen einstückig mit dem Grundgehäuseteil 6 gebildeten Öffnungs- und Zentrierungsbereich nach außen geführt wird und das Anbauflanschteil 13 in einem am Grundgehäuseteil 6 angebauten Zustand den abtriebsseitigen Teil der Triebwelle 2 abdeckt und in einem abgebauten Zustand diesen Endabschnitt der Triebwelle 2 freilegt, damit das Verbinden mit der Triebwelle der anderen anzubauenden Komponente möglich ist. Bei der hier gemeinten anzubauenden Komponente kann es sich um eine baugleiche Reihenkolbenpumpe oder andersartige Hydraulikpumpe oder um eine Elektrisch Maschine etc. handeln.
4 zeigt eine Draufsicht auf eine im Deckelgehäuseteil 8 angeordnete Schnittebene 91, welche die Kolbenbohrung und den Ventilkolben 124 des Saugdrosselventils zeigt. Längs des freigelegten Strömungspfades vom Sauganschlusses 18 erkennt man den Ringraum über den das Fluid zum Saugkanal 40 gelangt. Ferner erkennt man die drei Zuführungsbohrungen über die bei einem geöffneten Saugventil 11 das Fluid vom Saugkanal 40 in den Kolbenraum 5 gelangen kann. Zwischen einer Zuführungsbohrung und dem Saugkanal 40 besteht eine Fluidverbindung, die sich bei einem geöffneten Saugdrosselventil 11 bis zum Sauganschluss 18 fortsetzt. Das Saugdrosselventil kann dabei in Abhängigkeit seiner Stellung die Zuflussmenge des zu fördernden Fluids in den Saugkanal beeinflussen.
Der Sauganschluss 18 muss dabei nicht wie dargestellt an einer Seitenwand des Deckelgehäuseteils 8 angeordnet sein, sondern kann sich auch an einer anderen Oberflächenseite, bspw. an dessen Oberseite befinden. Auch ist es möglich, dass mehrere Öffnungen existieren, von denen eine als Sauganschluss 18 genutzt wird und alle anderen dieser Öffnungen verschlossen werden. Bevorzugt befindet sich diese Öffnung bzw. befinden sich diese Öffnungen an der Seitenwand und/oder der Oberseite des Gehäuseteils 8.
5 ist eine Perspektivansicht des Zentrierelements 15, das ein inneres Ringelement 153 und ein dazu äußeres Ringelement 152 umfasst, wobei das innere Ringelement 153 und das äußere Ringelement 152 koaxial zueinander angeordnet sind. Die beiden Ringelemente 152, 153 sind dabei mit einem Verbindungssteg 158 verbunden, wobei das innere Ringelement 153 in seinem Inneren einen nach innen gerichteten Flanschbereich 154 aufweist, an dem die Feder 16 für den Saugventil-Stössel 111 aufsitzt. Die mittige Ausnehmung 155 kann bei entsprechendem Hub durch einen Pin 31 des Kolbens 3 durchstoßen werden.
Des Weiteren ist festzuhalten, dass die Triebwelle 2 alternativ als Kurbel- oder Exzenterwelle ausgeführt sein kann, wobei dann die Kolben 3 in einer zu ihr indirekten Wirkverbindung stehen. Sofern die Triebwelle 2 als Nockenwelle ausgeführt ist, wird eine direkte Wirkverbindung aus Kostengründen bevorzugt. Eine direkte Verbindung bedeutet, dass die Stirnseite eines Kolbens 3 direkt ihren gegenüberliegenden Nocken berührt. Am Kolben 3 kann eine Laufrolle, weniger bevorzugt ein Kugellager oder ggf. auch ein Gleitelement befestigt sein über die ein Abrollen bzw. gleiten auf dem sich drehenden Nocken erfolgt. Sodann liegt zwischen dem Kolben 3 und der Triebwelle 2 eine indirekte Wirkverbindung vor.
Zur besseren Lesbarkeit werden in den nachfolgenden Ausführungen für die in Bezug auf das Fluid zusammengesetzten Bezeichnungen die Begriffe Öldruck, Öltemperatur, Ölqualität, Ölfluss, Ölmenge, Ölvorratstank, Öl-Totvolumen, Ölverdichtung etc. verwendet. Dies soll keineswegs eine Einschränkung auf das Fluid Öl bedeuten.
Eine jede Verdrängereinheit umfasst eingangsseitig ein vorzugsweise als Rückschlagventil ausgeführtes Einlassventil, welches als Saugventil 11 bezeichnet wird, einen Kolben 3 und als Auslassventil ein Rückschlagventil auf der Hochdruckseite, welches als Hochdruck-Rückschlagventil bezeichnet wird. Die in den Figuren als Ausführungsbeispiel dargestellte Reihenkolbenpumpe 1 verfügt über drei Verdrängereinheiten und ist mit einer als Nockenwelle ausgeführten Triebwelle 2 ausgestattet, die Doppelnocken aufweist (vgl. 1). Die drei Verdrängereinheiten fördern Fluid - es kann sich hierbei um Öl handeln - an einen gemeinsamen Hochdruckanschluss 20 der Reihenkolbenpumpe 1.
Über eine Feder 32 wird erreicht, dass sich der Kolben 3 auch im Saugbetrieb auf dem ihm gegenüberstehenden Nocken abstützt. Da es sich im Ausführungsbeispiel um Doppelnocken handelt, erfolgen bei einer Volldrehung der Triebwelle 2 zwei Hebe-Senk-Vorgänge des Kolbens 3. Wenn sich im Zuge der Nockenwellen-Drehung ein betrachteter Kolben 3 vom OT (oberen Totpunkt) kommend in Richtung UT (unteren Totpunkt) bewegt, ergibt sich durch die Volumenvergrösserung des Ölverdichtungsraumes der betrachteten Verdrängereinheit ein Unterdruck. Aufgrund des höheren Öldrucks auf der Saugseite öffnet sich das Saugventil 11, wodurch ein Ölfluss den Ölvorratstank verlassend und in Richtung des Ölverdichtungsraum der betrachteten Verdrängereinheit fliessend einsetzt. Nach dem Überschreiten des UT's (unteren Totpunkts) reduziert sich das Volumen des Ölverdichtungsraum als Folge des sich fortsetzenden weiteren Eintauchens des Kolbens 3 in seine Aufnahmeausnehmung 7. Der damit in der betrachteten Verdrängereinheit einsetzende Druckanstieg der in dem Ölverdichtungsraum eingeschlossenen Ölmenge führt zu einem Schliessen des Saugventils 11. Nach einem weiteren Druckanstieg öffnet sich das Hochdruck-Rückschlagventil 10 der betrachteten Verdrängereinheit. Die beiden Rückschlagventile einer jeweiligen Verdrängereinheit bewirken ferner, dass sich verschiedene Verdrängereinheiten nicht untereinander stören, um zu verhindern, dass das von einer Verdrängereinheit auf Hochdruckniveau gebrachte Fluid über eine benachbarte Verdrängereinheit auf die Saugseite gelangt.
Auch durch die Verwendung einer Exzenter- oder Kurbelwelle würden sich die analogen Wirkzusammenhänge zwischen der Kolben-Bewegung und den Schaltzuständen der beiden Rückschlagventile einer Verdrängereinheit ergeben.
Die in das Gehäuse eingebrachten Bauteile für das Saugventil 11 und den Kolben 3 einer Verdrängereinheit weisen bevorzugt alle eine gedachte gemeinsame Längsachse 71 auf, die radial auf die Triebwellenachse 4 ausgerichtet ist (vgl. 2).
Dabei handelt es sich um folgende Bauteile: Einen Kolben 3, eine Feder 32, einen Saugventil-Ventilstössel 111, eine Feder 16 und ein Zentrierelement 15. Die Längsachse 71 ist gleichermaßen die Längsachse der den Kolbenraum 5 bildenden Aussparung und die sich daran anschliessenden Aufnahmeausnehmung 7 für den Kolben 5. Die besagten Aussparungen erstrecken sich über die Gehäuseteile 6, 8, in denen die benannten Bauteile untergebracht sind.
Der Saugventil-Stössel 111 kann der Form eines Fingerhuts gleichen. Der Kolben 3 kann längs seiner Mantelfläche in der Aufnahmeausnehmung 7 geführt sein und ist bevorzugt als Hohlkolben ausgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist er in der von der Triebwelle 2 abgewandten Seite einen mittigen Pin 31 auf, dessen Längenabmaß das der Kolbenwand überschreitet. Hierdurch liegt im Inneren des Kolbens 3 ein Ringraum vor, in dem sich ein Teil der Feder 32 befindet. Das untere Ende des Ringraums endet auf dem inneren Boden des Kolbens 3 auf dem sich das eine Ende der Feder 32 abstützt. Der davon abgewandte Bereich der Feder 32 ragt über die offene Oberseite dieses Ringraums hinaus. Das dortige Ende der Feder 32 stützt sich auf dem Zentrierelement 15 ab. Eine in ihren Details erkennbare Ausführungsform eines solchen Zentrierelements 15 ist in 5 zu sehen und wird im Folgetext erläutert. Wenn die Feder 32 auf ihre Minimallänge zusammengedrückt ist, die in ihrem eingebauten Zustand möglich ist, kann es sein, dass sich diese nahezu komplett im Ringraum des Kolbens 3 befindet. Die Querschnittsfläche dieses Ringraums muss entsprechend weit bemessen sein, um die Bewegung der Feder 32 nicht zu stören, aber sollte ansonsten möglichst gering sein, um das Öl-Totvolumen möglichst stark zu begrenzen.
Der schaftförmige Abschnitt des Saugventil-Stössels 111 weist einen Innendurchmesser auf, der mit dem Aussendurchmesser der inneren Wand 153 des Zentrierelements 15 abgestimmt ist, wodurch eine Führung des Saugventil-Stössels 111 erfolgt. An der Innenseite der inneren Wand 153 des Zentrierelements 15 existiert ein Absatz oder eine Auflagefläche 158 auf dem bzw. an der sich die Feder 16 abstützen kann. Die gegenüberliegende Stirnseite der Feder 16 stützt sich am Sacklochboden des Saugventil-Stössels 111 ab. Die Federkonstante der Feder 16 ist wesentlich kleiner als die der Feder 32. Die Feder 16 muss bereits bei dem lediglich geringen Unterdruck, der sich bei der Volumenvergrösserung des Ölverdichtungsraumes ergibt, gegenüber dem im Ölvorratstank herrschenden Druckniveau entsprechend weit zusammengedrückt werden, um den Strömungsquerschnitt am Saugventil 11 freizugeben. Wie bereits erwähnt, muss die Feder 32 durch eine entsprechend hohe Rückstellkraft sicherstellen, dass die Stempelfläche des Kolbens 3 auch bei der UT Position auf die Nockenkontur gedrückt wird.
Im Betrieb der Reihenkolbenpumpe 1 erfolgen die Bewegungen des Kolbens 3 und des Saugventil-Stössels 111 in Richtung der gedachten Längsachse 71.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Pin 31 des Kolbens 3 derart ausgeführt, dass dieser in der OT Position einen möglichst grossen Anteil des freigebliebenen Sacklochvolumens des Saugventil-Stössels 111 ausfüllt (vgl. 1). Denn ein nahe dem Sacklochboden des Saugventil-Stössels 111 gelegenes Pin-Ende unterstützt das schnelle Schliessen des Saugventils 11, wenn sich der Kolben 3 vom UT kommend in Richtung OT bewegt. Ferner reduziert das vom Pin 31 ausgefüllte Öl-Totvolumen, im Ölverdichtungsraum zu einer erhöhten Ölverdichtung beiträgt.
Auf den Stössel des Hochdruck-Rückschlagventils 10 wirken drei Kräfte (vgl. 1). Dieser Stössel bietet eine Auflagefläche für das sich im Hochdruckkanal 17 der Reihenkolbenpumpe 1 befindende Fluid. In die gleiche Richtung, d.h. in Sperrrichtung des Hochdruck-Rückschlagventils 10 wirkt die Rückstellkraft seiner Feder. Sobald der Öldruck im betrachteten Ölverdichtungsraum gross genug ist, ist die in Durchlassrichtung des Hochdruck-Rückschlagventils 10 wirkende Kraft gross genug, um dieses zu öffnen. Solange das Hochdruck-Rückschlagventil 10 geöffnet ist, stellt diese Verdrängereinheit hydraulische Leistung, die über den Hochdruckkanal 17 an den Hochdruckanschluss 20 der Reihenkolbenpumpe 1 abgegeben wird, bereit.
Die Stössel-Führung am Hochdruck-Rückschlagventil 10 erfolgt analog wie bei dem Saugventil 11. Anders als für die im Gehäuse 8 eingebauten Saugventile 11 muss für das Ausführungsbeispiel für die Hochdruck-Rückschlagventile 10 in das Gehäuse 6 jeweils ein zusätzliches Bauteil gemäss 1 eingebaut werden, damit die Hochdruck Rückschlagventile 10 in Sperrrichtung hochdruckdicht sind.
Für eine jede Verdrängereinheit existiert eine Schnittebene, durch die ein zentraler Längsschnitt durch den Kolben 3 zugleich ein zentraler Längsschnitt durch das Saugventil 11 und ebenso ein zentraler Längsschnitt durch das Hochdruck Rückschlagventil 10 freigelegt wird. Diese Schnittebene und die Achse der Triebwelle 2 stehen vorzugsweise senkrecht aufeinander.
In einer jeden Verdrängereinheit stehen die Zentralachse der Aufnahmeausnehmung 7 für den Kolben 3 und die der Bohrung für das Hochdruck-Rückschlagventil 10 in einem Winkelbereich zwischen 10° und 70°, bevorzugt zwischen 15° und 60° zueinander. Besonders bevorzugt wird ein Winkelbereich zwischen 15° und 45° und ganz besonders bevorzugt zwischen 25° und 45°.
Spitze Winkel ermöglichen ein geringes Breitenabmass der Reihenkolbenpumpe 1 und bis zu einem gewissen Ausmass eine Erhöhung der Leistungsdichte der Reihenkolbenpumpe 1 und - was möglicherweise entscheidend für die Anbaufähigkeit der Reihenkolbenpumpe 1 an einer konkreten Antriebsanordnung, z.B. an einem Nebenabtrieb einer Verbrennungskraftmaschine oder an einem Mehrkreisaggregat ist - erfordern aber eine stärkere Umlenkung des Ölabflusses des auf das Hochdruck-Niveau gebrachten Fluids. Deshalb sind besonders spitze Winkel ungünstig, da die starke Umlenkung zu hohen Druckverlusten führt. Ganz besonders spitze Winkel sind auch deshalb ungünstig, da sich die Bauhöhe der Reihenkolbenpumpe 1 erhöht.
Die in den Ventilen 10, 11 vorhandenen Zentrierelemente leisten einen wesentlichen Beitrag dafür, dass der Aufbau der als Ausführungsbeispiel dargestellten Reihenkolbenpumpe 1 einfach gehalten werden kann.
Auch das in der 5 perspektivisch abgebildete Ausführungsbeispiel eines Zentrierelements 15 weist einen vergleichsweise einfachen Aufbau auf. Der Boden hat die Form einer kreisförmigen Scheibe, die zwei nierenförmige Öffnungen und eine mittig platzierte kreisförmige Öffnung 155 aufweist. Ferner weist das Zentrierelement 15 zwei Wandbereiche 153, 152 in Form von konzentrischen Kreisen auf. Wie erkennbar, kann ein solches Zentrierelement 15 aus einem Rundmaterial grösstenteils als Drehteil unter Aufwendung eines einzigen Einspannvorgangs gefertigt werden. Lediglich das Einbringen der nierenförmigen Öffnungen muss anderweitig erfolgen, bspw. durch Fräsen.
Pro Verdrängereinheit werden im Ausführungsbeispiel zwei Zentrierelemente 15 (eines je Ventil 10, 11) eingesetzt. In ihrer gattungsgemässen Bauform kann das im Bereich des Saugventils 11 benutzte Zentrierelement 15 genauso ausgeführt sein wie das im Hochdruck-Rückschlagventil 10 benutzte Zentrierelement 15. Allerdings wird wegen der anzustrebenden Bauraumbegrenzung im Bereich des Hochdruck-Rückschlagventils 10 bevorzugt ein kleiner dimensioniertes Zentrierelement 15 verwendet als im Bereich des Saugventils 11, da sich kleinere Strömungsquerschnitte im Saugbereich, d.h. im Niederdruckbereich bei weitem ungünstiger bemerkbar machen als im Hochdruckbereich.
Die beiden nierenförmigen Bereiche in der auf der 5 dargestellten perspektivischen Ansicht eines Zentrierelements 15 sind jeweils ein Bestandteil des Strömungsquerschnittes und stellen entlang des Strömungspfades eine lokale Verengung dar. Wie leicht erkennbar, führt eine Reduzierung des äußeren Durchmessers des Zentrierelements 15 unter Beibehaltung aller anderen hiervon unabhängigen Abmasse zu einer Abnahme der beiden nierenförmigen Strömungsquerschnitte.
Bevorzugt besteht das Gehäuse einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe 1 aus einem Grundgehäuseteil 6 und einem Deckelgehäuseteil 8 und einem dritten Anbauflanschteil 13 (vgl. 2).
Das Grundgehäuseteil 6 kann näherungsweise die Form zweier zusammengesetzter geometrischer Grundkörper aufweisen und zwar die eines Zylinders und die eines Quaders. Bei dieser Ausgestaltung befinden sich die Triebwelle 2 und deren Lagerung - im Ausführungsbeispiel das hintere Triebwellenlager 49 - in dem Inneren des zylinderförmigen Teilbereichs, wohingegen das Innenvolumen des quaderförmigen Teilbereichs die Kolben 3 und die Hochdruck-Rückschlagventile 10, den Hochdruckkanal 17 und den Hochdruckanschluss 20 der Reihenkolbenpumpe 1 beherbergt.
Das Deckelgehäuseteil 8 kann näherungsweise die Form eines Quaders aufweisen. Daran befindet sich der Sauganschluss 18 und in dem Innenvolumen des Deckelgehäuseteils 8 befinden sich die Saugventile 11. Ferner kann ein Teil der Einrichtung 12, die zur Regelung oder Steuerung der Reihenkolbenpumpe 1 dient, in dem Deckelgehäuseteil 8 untergebracht sein. Bevorzugt handelt es sich bei einer solchen Einrichtung 12 um ein Saugdrosselventil. Das in der 4 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt lediglich eine bevorzugte Ausführung des für die Saugdrossel verwendeten in seiner Bohrung eingebrachten Ventilkolbens 124. Dem Fachmann sind Saugdrosselventile allgemeinhin bekannt.
Die Gehäuseteile 6 und 8 berühren sich direkt miteinander über eine flächige Anlage eines Kontaktbereiches 9 bzw. berühren sich indirekt über Dichtungselemente 19. Bevorzugt handelt es sich um eine flächige Anlage, die auf einer Ebene E1 liegt, die besonders bevorzugt parallel zur Triebwellenachse 2 verläuft. Ganz besonders bevorzugt ist im Sinne der mathematischen Beschreibung ein Vektor entlang der Längsachse 71 ein Normalvektor zu der Ebene E1. Wie erwähnt, handelt es sich bei der Längsachse 71 um die Längsachse des Kobens 3 und/oder des Saugventils 11.
In einer ersten Variante des Pumpengehäuses weist der zylinderförmige Teilabschnitt des Grundgehäuseteils 6 auf derjenigen Seite, an der die Triebwelle 2 nach außen geführt ist, keine Abdeckfläche auf (vgl. 2).
Das dortige Verschliessen des Pumpengehäuses obliegt dem als Anbauflanschteil 13 bezeichneten Bauteil, welches wie durch seine Bezeichnung verdeutlich, flanschförmig ausgeführt ist und an das Grundgehäuseteil 6 angebaut ist und dabei bevorzugt flächig auf der Stirnseite der Zylinderwand des Grundgehäuseteils 6 aufliegt.
An ihrer Austrittsseite aus dem Grundgehäuseteil 6 wird die Triebwelle 2 durch das Anbauflanschteil 13 zentriert und über die sich darin befindende Längsöffnung nach aussen geführt und ist in diesem Längenbereich über ein im Anbauflanschteil 13 eingesetztes vorderes Triebwellenlager 48 gelagert (vgl. 2).
Beim Grundgehäuseteil 6 ist die geschlossene Deckelseite des zylinderförmigen Teilbereichs derart ausgeformt, dass die eingebaute Triebwelle 2 bevorzugt über ein direkt daran befestigtes hinteres Triebwellenlager 49 aufgenommen wird. Zuzüglich des vorderen im Anbauflanschteil befestigten vorderen Triebwellenlage 48 sind zumindest bei solchen Reihenkolbenpumpen 1 mit einer vergleichsweise geringen Kolbenanzahl keine weiteren Triebwellenlager vorgesehen. Als Triebwellenlager können Wälz oder Gleitlager zum Einsatz kommen Bevorzugt werden solche Gleitlager, die radiale und axiale Kräfte aufnehmen können und als Bundlager bezeichnet werden.
Durch eine entsprechende Verjüngung der Durchmesser an den Längsenden der Triebwelle 2, kann auf eine einfache Weise ihre Lagerung mit axialer Fixierung durch eine vorderes Triebwellenlager 48, welches bevorzugt Anbauflanschteil 13 befestigt ist, und durch eine hinteres Triebwellenlager 49, welches bevorzugt Grundgehäuseteil 6 befestigt ist, erzielt werden.
Die Abdichtung zwischen dem Anbauflanschteil 13 und dem Grundgehäuseteil 6 erfolgt mit einer Dichtung B, z.B. einem O-Ring. Die Abdichtung zwischen dem Anbauflanschteil 13 und der Triebwelle 2 erfolgt mit einer Dichtung A, z.B. durch einen Dichtring mit Dichtlippe (vgl. 2).
Das Grundgehäuseteil 6 weist an der offenen Stirnseite seines zylinderförmigen Teilbereiches mehrere abstehende gelochte Laschen auf, die vorzugsweise bündig mit der Zylinderwand auf einer Ebene enden, welche als Auflagefläche des Anbauflanschteils 13 vorgesehen ist.
Der quaderförmige Bereich des Grundgehäuseteils 6 ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass er nur einen möglichst geringen Umfang des zylinderförmigen Bereichs umschliesst. Das Lochbild der besagten Laschen kann in Form von vorbereiteten Löchern bereits bei der Fertigung des Anbauflanschteils 13 darin eingearbeitet werden, insbesondere dann, wenn das Anbauflanschteil 13 als Gussteil gefertigt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung kann das besagte Lochbild mehrfach auf dem Umfang des Anbauflanschteils 13 aufgebracht werden. Auf diese Weise wird eine Reihenkolbenpumpe 1 bereitgestellt, die ohne hohen Zusatzaufwand auch in anderen als in der ursprünglich/hauptsächlich vorgesehenen Einbaulage montiert werden kann. Die Reihenkolbenpumpe 1 ist unter Anpassung eines einzigen Bauteils, nämlich unter Modifikation des Anbauflanschteils 13, der auch die Entsprechung, der auch die Entsprechung eines anderen Flanschtyps aufweisen kann, auf jeweils unterschiedliche Einbausituationen adaptierbar, wohingegen sämtliche anderen Bauteile der Reihenkolbenpumpe 1 unverändert beibehalten werden können. (Zum Beispiel könnte anstelle des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels, bei denen das Anbauflanschteil 13 einem SAE-A Flansch entspricht, das Anbauflanschteil 13 gemäss eines SAE-B Flansch ausgeführt sein.)
Für das Grundgehäuseteil 6 kann es von Vorteil sein, wenn sein zylinderförmiger Gehäusebereich im Endbereich seines geschlossenen Längsendes geometrisch weiter ausgedehnt ist, als es die Lagerung der Triebwelle 2 erfordert. Steht ein solcher zusätzlicher Bauraum zur Verfügung kann die entsprechende Deckelfläche am Längsende des Gehäuseteils 6 entfernt werden und eine weitere Reihenkolbenpumpe angebaut werden, d.h. eine Tandemanordnung zweier Reihenkolbenpumpen dargestellt werden. Die Modifikation am Grundgehäuseteil 6 betrifft den Anbau einer weiteren Reihenkolbenpumpe 1. Die Koppelung der Triebwerke beider Hydraulikpumpen kann bspw. über eine Triebwellenverzahnung erfolgen. Anstatt einer baugleichen Reihenkolbenpumpe 1 kann selbstverständlich auch eine Drehmitnahme einer völlig anders aufgebauten Hydraulikpumpe, eines Luftpresser oder einer E-Maschine etc. dargestellt werden.
Sofern das Pumpengehäuse, wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird für das Anbauflanschteil 13 bevorzugt Aluminium oder eine Legierung verwendet, die Aluminium enthält.
In einer weiteren Variante, die in keiner Figur niedergelegt ist, befindet sich der gesamte Flanschbereich der Reihenkolbenpumpe 1 direkt an dem Grundgehäuseteil 6, was zwar die Flexibilität auf unterschiedliche Bauraumverhältnisse adaptieren zu können stark einschränkt, aber dafür bei Wegfall des Anbauflanschteils 13 als zusätzliches separates Bauteil und ohne eine Erhöhung des Aufwands für die Fertigung des Grundgehäuseteils 6 einen einfachen Aufbau einer Tandemanordnung zweier Reihenkolbenpumpen 1 ermöglicht. Bei einer solchen Ausführung ist der Anbauflansch, der sich auf derjenigen Seite der Reihenkolbenpumpe 1 befindet an der die Triebwelle 2 nach aussen geführt ist, einstückig mit dem Grundgehäuseteil verbunden. Die Zentrierung der Triebwelle 2, die Aufnahme des vorderen Triebwellenlagers 48 und der Dichtung B befindet sich damit im Grundgehäuseteil 6. Die Dichtung B kann entfallen. Der Ein- und Ausbau der Triebwelle 2 ist über eine Öffnung der Triebwellenkammer, die sich gegenüberliegend zu der Seite des Grundgehäuseteils 6 befindet, über die die Triebwelle 2 nach ausen geführt ist. Bei eingebauter Triebwelle 2 wird diese Öffnung durch ein deckelförmiges Anbauteil verschlossen. Bevorzugt ist das Grundgehäuseteil 6 derart gestaltet, dass dieses mit einem anderen in entgegengesetzter Richtung angeordneten Grundgehäuseteil 6 Rücken an Rücken verschraubt werden kann. Wird auf diese Weise eine Tandemanordnung zweier Reihenkolbenpumpen 1 umgesetzt, bilden die beiden Triebwellenkammern ein gemeinsames Volumen, welches vorzugsweise auch die Triebwellenverzahnung abdeckt. Der Kontaktbereich der beiden Grundgehäuseteil 6 wird über ein Dichtungssystem verschlossen.
Natürlich wäre es denkbar, dass die erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe 1 in einer dritten Variante, für die ebenfalls keine Figur existiert, kein komplett eigenes Gehäuse aufweist, sondern ein Teil ihrer Ummantelung bereits ein Bestandteil eines anderen Gehäuses ist, d.h. die erfindungsgemässe Reihenkolbenpumpe 1 würde als Einbaupumpe benutzt werden. Abgesehen von den unmittelbar dadurch betroffenen Änderungen gelten auch hier die anderen beschriebenen Merkmale als vorteilhaft; insbesondere die Beibehaltung der im Folgeabsatz Beschriebenen.
Bevorzugt wird die Trennstelle zwischen dem Grundgehäuseteil 6 und dem Deckelgehäuseteil 8 derart festgelegt, dass sich die Saugventile 11 möglichst vollständig im Deckelgehäuseteil 8 befinden, wohingegen sich die Aufnahmeausnehmungen 7 der Kolben 3 in dem Grundgehäuseteil 6 befinden und sich die Hochdruck-Rückschlagventile 10 möglichst vollständig im Grundgehäuseteil 6 befinden oder sich möglichst vollständig im Deckelgehäuseteil 8 befinden (nicht in den Figuren dargestellt). Aus zuvor genannten Gründen ragt der sich am Kolben 3 befindende Pin 31 in das Deckelgehäuseteil 8 hinein. Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, dass die genannten Bauteile bzw. Baugruppen für eine Montage/Demontage gut zugänglich sind und mit einer guten Zugänglichkeit in ihre jeweiligen Einbau-Endpositionen in den Gehäuseteilen 6 und 8 gebracht werden können bzw. bequem daraus hervorgeholt werden können.
Besonders bevorzugt wird die Trennstelle zwischen dem Grundgehäuseteil 6 und dem Deckelgehäuseteil 8 derart festgelegt, dass sich die Saugventile 11 vollständig im Deckelgehäuseteil 8 befinden, wohingegen sich die Aufnahmeausnehmungen 7 der Kolben 3 vollständig in dem Grundgehäuseteil 6 befinden und sich die Hochdruck-Rückschlagventile 10 entweder vollständig in dem Grundgehäuseteil 6 oder vollständig in dem Deckelgehäuseteil 8 befinden (nicht in den Figuren dargestellt). Sofern sich die Bohrwände der Aufnahmeausnehmungen 7, d.h. die Anlageflächen der Kolben-Wände einzig im Grundgehäuseteil 6 befinden, beschränkt sich klarerweise die Endfertigung dieser Anlageflächen auf dieses Gehäuseteil. Die besagte Aufteilung der Gehäuseteile 6 und 8 bietet drüber hinaus den Vorteil, dass die Anlagefläche für die Oberseite des Saugventil-Stössels 111 direkt in das Deckelgehäuseteil 8 eingearbeitet werden kann, obgleich hierbei die Anforderungen auf die Masshaltigkeit und die Oberflächengüte an die besagten Anlageflächen hoch sind, damit die Saugventile 11 in Sperrrichtung hochdruckdicht abschliessend sind. Bei Vorhandensein eines entsprechenden Spezialbohrers kann diese Anlagefläche in einem Arbeitsgang zusammen mit der Ausarbeitung derjenigen Vertiefung, in die das Zentrierelement 15 montiert wird, gefertigt werden.
Beim Zusammenbau bzw. bei einer Demontage einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe 1 werden die beiden Gehäuseteile 6 und 8 derart positioniert, dass jeweils deren Fläche, die in Bezug auf die zusammengebaute Reihenkolbenpumpe 1 sich auf dem bevorzugt als Ebene E1 ausgeführten Kontaktbereich 9 befindet, frei liegt und von dieser Seite kommend die Montage bzw. Demontage der Saugventile 11, der Kolben 3 und der Hochdruck-Rückschlagventile 10 vorgenommen werden kann. Dank einer solchen Gehäusegliederung wird eine gute Montagezugänglichkeit mit den entsprechenden Folgevorteilen erzielt.
Statt einer Abdichtung sämtlicher Trennstellen zwischen den Gehäuseteilen 6 und 8 durch diskrete Dichtungselemente 19, wird bevorzugt in dem flächigen Kontaktbereich 9 zwischen den Gehäuseteilen 6 und 8 ein solches Dichtungssystem eingefügt, welches mehrere Einzeldichtungen oder mindestens eine Einzeldichtung und mindestens ein weiteres Strukturelement, mit denen Zusatzfunktionen, die im Zusammenhang mit dem Abdichten stehen, aufweist. Bei den Strukturelementen kann es sich um Dichtungsstützelemente und Kontrollelemente zur optischen und/oder haptischen Kontrolle der Einbauposition und/oder Einbauorientierung handeln. Bevorzugt sind die Einzeldichtungen und Strukturelemente auf einem Dichtungsträger aufgebracht, der bei der Montage der Reihenkolbenpumpe 1 als Ganzes eingebaut wird. Das Dichtungssystem kann auch Positionierelemente enthalten, die einen falschen Einbau unmöglich machen oder zumindest von aussen erkennen lassen.
Die Reihenkolbenpumpe 1 kann mindestens eine als Sauganschluss 18 nutzbare Bohrung aufweisen, die sich vorzugsweise an dem Deckelgehäuseteil 8 befindet. Ein Sauganschluss 18 kann wie auf der 4 dargestellt, derart angeordnet sein, dass die Ölverbindung bevorzugt senkrecht auf den Saugkanal 40 trifft durch eine von einer Längsseitenwand oder von der diametral zum Grundgehäuseteil 6 gelegenen Wand ausgehenden Bohrung. Befindet sich in dem Deckelgehäuseteil 8 eine Einrichtung 12, die bevorzugt als Saugdrosselventil ausgeführt ist, werden der Saugkanal 40 und die Öffnungen, von denen eine zur Unterbringung des Sauganschlusses 18 nutzbar sind und die zur Unterbringung der Einrichtung 12 bevorzugt in einer derartigen relativen Lage zueinander angeordnet, dass die auf den Saugkanal 40 treffende Bohrung des Sauganschlusses 18 möglichst senkrecht von der Bohrung zur Unterbringung der Einrichtung 12 trifft (vgl. 4). Zur Erzielung einer höheren Flexibilität für den Anbau bzw. den Einbau der Reihenkolbenpumpe 1, können zusätzliche Öffnungen vorgesehen sein, die als Sauganschluss 18 nutzbar sind, wodurch eine gewisse Flexibilität für die tatsächlich als Sauganschluss 18 genutzte Öffnung besteht. Eine solche Möglichkeit wäre bspw. das Anordnen einer weiteren Öffnung, deren Achse parallel zu den jeweiligen Kolbenbewegungs-Richtungen der Reihenkolbenpumpe 1 ausgeführt ist. Klarerweise wird dann eine dieser Öffnungen als Sauganschluss 18 benutzt und die anderen Öffnungen müssen abgedichtet werden
Die Reihenkolbenpumpe 1 weist mindestens eine Bohrung auf, die als Hochdruckanschluss 20 nutzbar ist, wobei sich diese vorzugsweise an demjenigen Gehäuseteil 6 oder 8 befindet, welches die Hochdruck-Rückschlagventile 10 beherbergt. Eine mit geringem Aufwand umsetzbare Platzierung eines Hochdruckanschlusses 20 ist die Fortführung des auf der 1 zu erkennenden Hochdruckkanals 17 bis nach aussen, wie in 3 erkennbar. Eine alternative oder zusätzliche Platzierung einer geeigneten Öffnung ist eine von der Längsseitenwand des Gehäuseteils 6 ausgehende Bohrung, die auf den Hochdruckkanal 17 trifft und bevorzugt möglichst senkrecht auf den Hochdruckkanal 17 trifft.
Nicht benötigte Öffnungen für weitere Saug- und Hochdruckanschlüsse 20, 18 können bzw. müssen druckdicht verschlossen werden. Die Wahlmöglichkeit eine von verschiedenen Öffnungen als Sauganschluss 18 wählen zu können, erleichtert die Adaptierung der Reihenkolbenpumpe 1 auf unterschiedliche Zugänglichkeiten und Bauraumverhältnisse. Gleichermassen erleichtert die Wahlmöglichkeit eine von verschiedenen Öffnungen, als Hochdruckanschluss 20 nutzen zu können die Adaptierung der Reihenkolbenpumpe 1 auf unterschiedliche Zugänglichkeiten und Bauraumverhältnisse.
Zur Abführung der Ölleckage aus der Triebwellenkammer, d.h. dem zylindrischen Bereich des Grundgehäuseteils 6, in dem sich die Triebwelle 2 befindet, kann sich von dort aus zur Ansaugseite, d.h. in das Innenvolumen des Gehäusedeckels 8 eine Ölverbindung erstrecken, wobei diese Ölverbindung bevorzugt innerhalb der Gehäusewände verläuft. Das hat den Vorteil, dass die Leckage nicht erst zum Ölvorratstank zurückbefördert werden muss, sondern unmittelbar zur Saugseite der Reihenkolbenpumpe 1 gelangt. In Bezug auf die Strömungsrichtung des zu pumpenden Fluids endet die zur Ableitung dieser besagten Ölleckage bevorzugt strömungsaufwärts zu der Einrichtung 12. Um das Trockensaugen der Triebwellenkammer mit den entsprechenden Folgeschäden zu vermeiden, kann die als Leckageleitung verwendete Ölverbindung mit einem Überdruckventil ausgestattet sein.
Zur Abführung der Leckage aus dem Anbauflanschteil 13 existieren bevorzugt mehre Ölverbindungen, die derart angeordnet sind, dass unabhängig von dem Anbauwinkel der Reihenkolbenmaschine eine Leckage-Abführung sichergestellt ist. Zur Erläuterung: Bei dem präferierten Anbauwinkel befindet sich das Grundgehäuse 6 unterhalb des Deckelgehäuseteils 8. Aufgrund der Bauraumverhältnisse kann es aber auch erforderlich, dass sich das Deckelgehäuseteil 8 unterhalb des Grundgehäuseteils 6 befindet.
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe 1 durch das Deckelgehäuseteil, bei der die darin angeordnete als Saugdrosselventil ausgeführte Einrichtung 12 zur Einstellung des Volumenstroms des zu fördernden Fluids freiliegt und durch ein Verschlusselement (21) und eine Feder (22) positioniert ist.
Man erkennt, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Ventilkolben 124 als ein Stufenkolben ausgeführt ist, der einen ersten Längenabschnitt 121 mit einem vergleichsweise grossen Durchmesser und einen zweiten Längenabschnitt 122 mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist. Der zweite Längenabschnitt 122 ist dabei in einer entsprechend dimensionierten Bohrung geführt und sein distales Ende befindet sich in einer Steuerkammer, zu der über die Steuerdruckbohrung 23 Öldruck herangeführt werden kann. Die Steuerdruckbohrung 23 kann eine direkte oder eine sich über einen Druckminderer 81 erstreckende Ölverbindung mit der Hochdruckseite der Reihenkolbenpumpe 1 aufweisen oder eine Ölverbindung mit einer hermetisch von der Hochdruckseite der Reihenkolbenpumpe 1 getrennten Druckquelle aufweisen, d.h. mit einer hydraulisch von der Hochdruckseite der Reihenkolbenpumpe 1 entkoppelten Druckquelle aufweisen. Sobald das über die Steuerdruckbohrung 23 der als Steuerfläche dienenden Stirnseite des Ventilkolbens 124 zugeführte Druckniveau einen bestimmten Schwellenwert erreicht hat, führt dessen weitere Steigerung zu einer zunehmenden Verschiebung des Ventilkolbens 124 entgegen der durch die Feder 22 wirkenden in Richtung einer Verengung des durch das Saugdrosselventil gebildeten Öffnungsquerschnitts. Der über den Sauganschluss 18 zum Saugkanal 40 herrschende Volumenstrom kann über die Stellung des Ventilkolbens 124 und demnach über die Höhe des über die Steuerdruckbohrung 23 zugeführten Steuerdrucks eingestellt werden.
Der Ventilkolben 124 ist vorzugsweise als Stufenkolben ausgeführt und besonders bevorzugt zweiteilig ausgeführt. Der (dünnere) zweite Längenabschnitt 122 des Ventilkolbens 124 gestaltet sich bevorzugt als Nadelrolle bzw. unter Verwendung einer Nadelrolle. Der (dickere) erste Längenabschnitt 121 des Ventilkolbens 124 weist in einem bestimmten Längenbereich eine Verjüngung 125 auf. Auf diese Weise besteht bei dem in seiner sich im Pumpendeckel befindenden Kolbenbohrung ein Ringraum, sodass sich die Größe des von dem Saugeingang 18 zu dem Saugkanal 40 bestehenden Öffnungsquerschnitt in Abhängigkeit der axialen Lage des Ventilkolbens 124 ergibt. Bevorzugt weist der Ventilkolbens 124 mindestens drei Anlageflächen und besonders bevorzugt genau drei Anlageflächen auf. In Bezug auf den Ventilkolben wird die erste Anlagefläche von der Mantelfläche des (dünneren) zweiten Längenabschnittes 122 des Ventilkolbens 124 gebildet. Die zweite und dritte Anlagefläche besteht aus den Mantelflächen zweier Bereiche, die sich in dem ersten Längenabschnitt 121 des Ventilkolbens 124 befinden und durch die Verjüngung 125 voneinander getrennt sind.
Die 6 zeigt den Ventilkolben 124 in linksseitigen Endanschlag-Position, bzw. in derjenigen Endanschlagposition, die dann vorliegt, wenn der Steuerdruck zu gering ist, um die von der Feder 22 ausgehende Vorspannkraft zu überwinden. Diese Endanschlag-Position des Ventilkolbens 124 wird dadurch erzielt wird, dass sein Schulterbereich auf dem Sacklochgrund der Kolbenbohrung aufliegt. Auch wenn dies in der Fig, 6 nicht exakt dargestellt, wird in der Endanschlag-Position des Ventilkolbens 124 bei dem Saugdrosselventil der maximale Öffnungsquerschnitt vorliegen, wobei eine Verschiebung des Ventilkolbens 124 nach rechts, welche durch einen entsprechend hohen Steuerdruck hervorgerufen wird, zu einer zunehmenden Verengung des Öffnungsquerschnitts führt. In dieser Endanschlag-Position wird also der am Ventilkolben 124 vorhandene Ringraum, mit dem Verbindungskanal über den das Fluid nach dem Umströmen dieses Ringraums zu dem Saugkanal 40 geführt wird, so zusammenwirken, insbesondere fluchten, damit die Drosselwirkung des Saugdrosselventils tatsächlich ihren Minimalwert erreicht hat.
Rechtsseitig ist der Ventilkolben 124 durch eine Feder 22 vorgespannt, sodass der Ventilkolben 124 an seinem linksseitigen Anschlag anliegt. Der Bereich des Ventilkolbens 124 mit dem wesentlich kleineren Durchmesser ist vorzugsweise aus einer Nadelrolle 122 gefertigt, die auf dem demjenigen anderen Bauteil angebracht ist, welches den ersten Längenabschnitt 121 des Ventilkolbens 124 mit dem dickeren Durchmesser bildet. Die freiliegende Stempelfläche zweiten Längenabschnitt 122 kann als Steuerfläche des Ventilkolbens 124 genutzt werden, indem durch vorhandene Bohrungen eine Ölverbindung geschaffen wird. Ein dortiger Öldruck erzeugt eine Kraft, welche entgegen der Rückstellkraft der Feder 23 eine Verschiebung des Ventilkolbens 124 bewirkt. Damit eine vollständige Abschnürung des Saugeingangs 18 verhindert wird, die für eine Aufrechterhaltung der Eigenschmierung der Reihenkolbenpumpe 1 sorgt, weist die stark vereinfacht dargestellte bevorzugt als Verschlussschraube ausgeführte Verschlusselement 21 einen Pin auf, der als rechtsseitiger Endanschlag des Ventilkolbens 124 dient.
Einerseits muss vermieden werden, dass in Bezug auf Leckage eine vergleichsweise grosse Ölmenge den Steuerraum bzw. die Steuerdruckbohrung 23 verlässt und dabei entlang des Spaltes zwischen dem zweiten Längenabschnitt 122 des Ventilkolbens 124 und der Kolbenbohrung abfliesst, und dabei den Sacklochgrund erreicht und sich dort zunehmend kumuliert, was zu einem verfrühten Endanschlag des Ventilkolbens 124 führen würde mit der Konsequenz, dass das Saugdrosselventil nicht mehr sie Stellung seiner maximalen Öffnung erreichen kann. Um dies zu vermeiden, kann eine Leckageabführung (siehe 7) vorgesehen sein. Andererseits wird zur Schmierung der Führungsfläche des Kolbens 121 eine gewisse Ölzufuhr benötigt.
7 zeigt den Nahbereich des ersten Längenabschnitts 121 des eingebauten Ventilkolbens 124 aus der vorhergehend beschriebenen 6.
Dort ist der Ventilkolben 124 nach einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ausgebildet. Man erkennt die längs einer Parallelen zu seiner Längsachse vorhandene Längsbohrung 123, die den durch die Verjüngung 125 gebildeten Ringraum durchstösst. Damit diese Längsbohrung 123 von dem aus dem Steuerraum ausdringenden Leckageöl erreicht werden kann, befindet sich auf der Stirnseite des (dickeren) ersten Längenabschnittes 121 des Ventilkolbens 124 eine Aussparung 127, sodass unter Einbeziehung des durch die Anfasung 126 der Kolbenbohrung geschaffenen Volumens eine Ölverbindung vom Steuerraum 23 zum Saugseite der Reihenkolbenpumpe 1 vorliegt. Durch ein besonderes Austarieren des sich über die besagte Bohrung in Längsrichtung des Ventilkolbens 124 ergebenden Strömungswiderstandes - z.B. über einen entsprechenden Bohrungsdurchmesser oder das Einsetzen einer entsprechend dimensionierten Drossel - kann erreicht werden, dass sich an der Stirnseite des (dickeren) ersten Längenabschnittes 121 des Ventilkolbens 124 keine Kumulation von Leckageöl auftritt, aber dennoch eine Schmierung zwischen dem ersten Längenabschnitts 121 des Ventilkolbens 124 und der entsprechenden Anlagefläche der Kolbenbohrung vorliegt.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der ersten Variante und zwar einer mittels elektrischem Antrieb angetriebenen Reihenkolbenpumpe 1. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen mit Dreiphasen-Strom betriebenen Elektromotor 50, der bspw. als Asynchronmaschine ausgeführt sein kann. Die Leistungszuführung kann über einen Frequenzumrichter 70 erfolgen, der zusätzlich als Stellglied der Steuerung bzw. Regelung fungiert. Durch entsprechende Einstellung der drei elektrischen Ausgangsspannungen und der Speisefrequenz erfolgt eine Anpassung der elektrischen Eingangsleistung der Asynchronmaschine 50 und ihrer Drehzahl. Zur Drehzahl-/Drehmoment-Anpassung zwischen der Asynchronmaschine 50 und der Reihenkolbenpumpe 1 kann ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Bei entsprechender Auslegung lassen sich der Betriebsbereich für die Schleppdrehzahl und das der Reihenkolbenpumpe 1 zugeführte Drehmoment abdecken. Somit kann die Reihenkolbenpumpe 1 einen steuerbaren Volumenstrom an ihrem Arbeitsanschluss resp. ihrem Hochdruckanschluss 20 bereitstellen, bzw. eine entsprechende hydraulische Leistung bereitstellen, die mindestens einem hydraulischen Verbraucher und/oder einem Druckspeicher zugeführt werden kann.
Bevorzugt kommt für je eine Reihenkolbenpumpe 1 auch jeweils eine elektrische Antriebseinheit zum Einsatz. Allerdings ist auch eine gemeinsame Nutzung von Teilen oder der gesamten elektrischen Antriebseinheit für mehrere Reihenkolbenpumpen 1 möglich, insbesondere bei einer Tandemanordnung von Pumpen.
Im Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl der Asynchronmaschine über einen Drehzahlsensor 51 der zum Frequenzumrichter 70 gehörenden Steuerungs-/Regelungseinheit zurückgeführt. Für den Istwert des Öldrucks an ihrem Arbeitsausgang existiert zumindest keine unmittelbare Rückkopplung zur Reihenkolbenpumpe 1. Optional kann der Öldruck-Istwert durch einen zusätzlichen Sensor erfasst und ebenfalls der zum Frequenzumrichter 70 gehörenden Steuerungs-/Regelungseinheit zugeführt werden.
Ergänzend zu den in der 8 aufgezeigten Informationsflüsse können optional weitere hinzukommen; insbesondere ein Drucksignal, welches in einem festen Zusammenhang mit dem Hochdruckniveau der Reihenkolbenpumpe 1 - welches z.B. durch die Instrumentierung eines Drucksensors im Hochdruckkanal 17 oder am Hochdruckanschluss 20 - insbesondere dem Druckniveau am Hochdruckkanal (20) oder am Hochdruckausgang (17) steht, und/oder ein Drucksignal, welches in einem festen Zusammenhang mit dem Druckniveau am Ansaugbereich, insbesondere dem Druckniveau am Sauganschluss 18 oder im Saugkanal (40) steht. Dies ermöglicht eine Regelung und/oder eine Kontrollfunktion der Reihenkolbenpumpe 1.wird eine oder Regelungseinrichtung zurückgeführt wird.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem schematischen Aufbau der von einem Primärantrieb 50 angetriebenen und über eine als Saugdrosselventil ausgeführte Einrichtung 12 betriebene Reihenkolbenpumpe 1 ist die Feder 22 obligatorisch, wohingegen die beiden anderen Federn 222, 223 optional vorhanden sind um eine differenziertere Kennlinie erzielen zu können.
Der Ventilkolben befindet sich in der 9 in der geöffneten Position und kann durch ein Verschieben nach links in die Sperrstellung gebracht werden, in der lediglich nur noch derjenige Volumenstrom durchgelassen wird, den die Reihenkolbenpumpe 1 zu Eigenschmierung benötigt.
Bevorzugt ist die Feder 22 - wie in der gezeigten Abbildung dargestellt - als Druckfeder ausgeführt. Alternativ kann die als Feder 22 ausgeführte Rückstellfeder anderweitig ausgeführt sein, z.B. als Zugfeder, die derart am Ventilkolben 124 befestigt ist, dass eine von ihr ausgehende Rückstellkraft unabhängig von der Position des Ventilkolbens 124 auf diesen einwirkt, wobei die von der Feder 22 ausgehende Rückstellkraft derart gerichtet ist, dass diese derjenigen Kraft entgegenwirkt, die bei Vorhandensein eines über die Steuerdruckbohrung 23 der Steuerfläche des Ventilkolbens 124 angreift. In diesem Ausführungsbeispiel wird diese Steuerfläche mit dem Hochdruck pHD der Reihenkolbenpumpe 1 beaufschlagt. In einer konstruktiven Lösung wird eine interne Zuführung des Hochdrucks bevorzugt. Bspw. könnte die Hochdruckbohrung als Ölverbindung zwischen dem Hochdruckkanal 17 und der Steuerkammer ausgeführt sein.
Ist die in der 9 dargestellte Feder 223 nicht vorhanden, funktioniert das Schema wie folgt: Unterhalb eines bestimmten ersten Druck-Schwellenwertes ist die vom Hochdruck pHD auf die Steuerfläche ausgeübte Kraft zu klein, um diesen von seinem rechtsseitigen Endanschlag (nicht dargestellt) wegzubewegen. Bei diesem Endanschlag des Ventilkolbens 124 liegt der maximal mögliche Öffnungsquerschnitt durch das Saudrosselventil resp. vom Saugeingang 18 zum Saugkanal 40 der Reihenkolbenpumpe 1 vor. Ab dem Überschreiten dieses ersten Druck-Schwellenwertes ergibt sich die Stellung des Ventilkolbens 124 aus einem Kräftegleichgewicht aus der Rückstellkraft der Feder 22 und derjenigen Kraft, welche aufgrund des an der Steuerfläche anliegenden Druckniveaus pHD herrscht. Unter Zunahme des Druckniveaus pHD reduziert sich der Öffnungsquerschnitt im Saugdrosselventil bis zu der Erreichung eines zweiten Druck-Schwellenwertes. Sodann erreicht die Feder 222 ihre Anschlagfläche, sodass der von dem an der Steuerfläche anliegenden Druckniveau pHD die Rückstellkräfte beider Federn entgegenwirken. Unter der Voraussetzung, dass das Druckniveau pHD entsprechend hohe Werte annehmen kann, ergibt sich ein dritter DruckSchwellenwert. Hierbei erreicht der Ventilkolben 124 seinen linksseitigen Endanschlag (nicht dargestellt). Bevorzugt weist das Saugdrosselventil in dieser Position des Ventilkolbens 124 einen Öffnungsquerschnitt auf, der zur Eigenversorgung der Reihenkolbenpumpe 1 ausreichend gross ist, d.h. um das Trockenlaufen zu vermeiden.
Das Vorhandensein der zweiten Feder 222 in der gezeigten Form bewirkt, dass sich die Kennlinie der Saugeingang-Abschnürung in zwei unterschiedliche Bereiche unterteilt. Wie erwähnt, ist das Vorhandensein einer solchen zweiten Feder 222 optional. Klarerweise kann ein dritter Kennlinien-Bereich der Saugeingang-Abschnürung dadurch erzielt werden, dass anstelle einer einzigen Feder 222 zwei Federn 222' und 222" verwendet werden. Bei einem solchen Aufbau liegt bei der Erreichung des zweiten Druck-Schwellenwertes das Anschlagen der Feder 222' vor und bei der Erreichung eines dritten Druck-Schwellenwertes das Anschlagen der Feder 222" vor. Der linksseitige Endanschlag des Ventilkolbens wird erst beim Eintreten eines vierten Druck-Schwellenwertes erreicht.
Alternativ oder ergänzend kann ein weiterer Kennlinien-Bereich der Saugeingang-Abschnürung durch das Vorhandensein einer Feder 223 erzielt werden. Nach dem Überschreiten zweiten Druck-Schwellenwertes liegt zwischen dem Ventilkolben und der Feder 223 kein Kraftschluss mehr vor. Anstelle einer einzigen Feder 223 können zwei Federn 223' und 223" verwendet werden.
Das Vorhandensein einer Feder 223 führt dazu, dass bei niedrigen Arbeitsdrücken pHD zu einer Vergrösserung der Druckabschnürung aufritt, wohingegen durch das Vorhandensein einer Feder 222 zu einer abgeschwächten Abschnürung des Saugeingangs eintritt.
Ebenfalls in 9 ist eine einfache Ausführung einer Saugeingang-Abschnürung gezeigt, durch die im Arbeitsbereich der Reihenkolbenpumpe der Öldruck pHD Hochdruckanschluss 29, d.h. am Arbeitsausgang in etwa konstant gehalten wird, sofern die Feder in ihrem Arbeitsbereich eine konstante Federhärte aufweist.
Über die Rückstellkraft einer bereits vorgespannten Feder 222 wirkt in Bezug auf die Orientierung des Blockschaltbilds eine auf den Ventilkolben 124 des Saugdrosselventils nach rechts gerichtete Kraft. Eine am Ventilkolben 124 vorhandene Steuerfläche ist so orientiert ist, dass eine dortige Druckbeaufschlagung eine nach links gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 124 ausübt. Durch eine Ausführung unter der ein händisches Verstellen der Federvorspannung möglich ist, kann das Druckniveau des Abschneidedruckes der Reihenkolbenpumpe 1 manuell verändert werden. Bevorzugt kann die Federvorspannung nicht auf einen Bereich eingestellt werden, der eine Unterschreitung desjenigen Öffnungsquerschnittes am Saugdrosselventils zulässt, der den unteren Schwellenwert des Ölzuflusses, der gerade noch zur Abdeckung der Eigenversorgung der Reihenkolbenpumpe 1 ausreichend ist, verhindert, um das Trockenlaufen zu vermeiden. Konstruktiv kann dies erreicht werden, indem das Verschlusselement der Ventilbohrung mit einem entsprechend langen Pin versehen wird, der als Endanschlag des Ventilkolbens 124 dient.
10 zeigt ein Blockschaltbild zur Verschaltung der Pumpe 1 und offenbart weitere Möglichkeiten zur Nutzung der erfindungsgemässen Vorrichtung. Anstelle einer direkten Rückkopplung des Hochdrucks pHD auf den Ventilkolben 124 kann die besagte Steuerfläche von einem aus dem Hochdruck pHD abgeleiteten, sogenannten reduzierten Druck pred beaufschlagt werden, der durch den Druckminderer 81 erhalten wird. Sofern die Reduzierung variabel einstellbar ist, bspw. unter Verwendung einer elektrisch ansteuerbaren Druckreduzierungseinheit ist eine Veränderung des Abschneidedrucks auch während des Betriebs der erfindungsgemässen Vorrichtung möglich. Alternativ kann durch einen extern erzeugten Druck, der bspw. über eine Hilfspumpe aufgebaut werden kann, die Position des Ventilkolbens 124 und damit die Drosselung des Ölzuflusses auf der Saugseite eingestellt werden, wodurch sich - wie von erläutert - der Fluid-Volumenstrom der Reihenkolbenpumpe 1 eingestellt werden kann.
Alternativ (nicht dargestellt) kann diese Steuerfläche eine Ölverbindung zu dem Ausgang eines zusätzlich vorhandenen Wechselventils aufweisen, welches über einen ersten Eingang (i) mit dem Hochdruck pHD der Reihenkolbenpumpe 1 oder einem daraus abgeleiteten Druck und (ii) mit einem zweiten Eingang über einen extern erzeugten Druck verbunden ist.
In einer weiteren alternativen Ausführung kann der Ventilkolben 124 über eine zweite Steuerfläche verfügen, die ebenfalls derart ausgerichtet ist, dass ein auf sie wirkendes Druckniveau ebenfalls eine nach links gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 124 ausübt. In dieser Ausführung wird die erste Steuerfläche mit dem Hochdruck pHD der Reihenkolbenpumpe 1 oder einem daraus abgeleiteten Druck beaufschlagt und die zweite Steuerfläche mit einem extern erzeugten Druck.
In einer weiteren alternativen Ausführung kann der Ventilkolben 124 über eine zweite Steuerfläche verfügen, die derart ausgerichtet ist, dass ein auf sie auftreffendes Druckniveau eine nach rechts gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 124 ausübt. In dieser Ausführung wird die erste Steuerfläche mit dem Hochdruck pHD der Reihenkolbenpumpe 1 oder einem daraus abgeleiteten Druck beaufschlagt und die zweite Steuerfläche mit einem extern erzeugten Druck. In einer solchen Ausführung kann auch die Feder 22 entfallen.
Die geschilderten Ausführungsformen ermöglichen eine variable Veränderung der Saugeingang-Abschnürung und damit unterschiedliche Kennlinien, die auch während des Betriebs beeinflussbar sind. Hierdurch lässt bspw. unter Verfügbarkeit entsprechender Momentangrößen eine erfindungsgemäße Vorrichtung als eine leistungsgeregelte Reihenkolbenpumpe pHD * Q = konst einsetzen, wobei Q der am Arbeitsausgang der Reihenkolbenpumpe vorliegende Öl-Volumenstrom ist und pHD der dortige Öldruck.
Ein extern erzeugter Steuerdruck kann beispielsweise der Ausgangsdruck einer Hilfspumpe oder eines Steuer-/Regelventils oder einer Ventilanordnung sein, die/das bevorzugt der als Saugdrosselventil ausgeführten Einrichtung 12 hydraulisch vorgeschaltet ist.
In Bezug auf die Zeichnung (1) wird der Druckanschluss für das Zuleiten eines extern erzeugten Steuerdruckes an den Ventilkolben 124 des Saugdrosselventils bevorzugt an der Oberseite und/oder der linken Aussenseite des Deckelgehäuseteils 8 installiert. Besonders bevorzugt sind im Deckelgehäuseteil 8 jeweils alle Bohrungen vorhanden, sodass beide Optionen für den besagten tatsächlich als solches genutzten Steuerdruck-Anschluss vorliegen. Die Öffnung für den nicht benötigten Druckanschluss kann dann druckdicht verschlossen werden.
Alternativ oder ergänzend zu den bisher genannten Möglichkeiten die Position des Ventilkolbens 124 resp. die Öffnungsweite des Saugdrosselventils zur Beeinflussung des Saugeingangs 18 einzustellen, können mechanische oder elektrischmechanisch arbeitende Aktuatoren wie z.B. ein Proportionalmagnet oder ein elektrischer Stellmotor zur Anwendung kommen.
Die aufgeführten genannten Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden. Beispiel einer sinnvollen Kombination ist die Verwendung einer Rückstellfeder mit einem Proportionalmagneten, welche auf den Ventilkolben 124 eine Kräftesumme ausüben, die jener Kraft, welche durch das Rückführen des Hochdrucks pHD auf den Ventilkolben 124 aufgebracht wird, entgegenwirkt. Eine solche Kombination ermöglicht das Betreiben der Reihenkolbenpumpe mit einer variablen Kennlinie, reduziert die erforderliche Baugrösse des Proportionalmagneten und der zu seiner Versorgung aufzubringenden elektrischen Leistung und schafft die Möglichkeit einer Vorkehrung, dass bei einem Funktionsausfall des Proportionalmagneten - etwa durch einen Kabelbruch - die Reihenkolbenpumpe 1 in einen sicheren Betriebszustand verfällt.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Nutzung der erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe 1. Am Arbeitsausgang der Reihenkolbenpumpe 1 befindet sich ein Öldrucksensor 104. Bevorzugt ist jedoch ein Mehrfachsensor zur Erfassung des Öldrucks, der Öltemperatur und der Ölqualität installiert. Besonders bevorzugt verfügt der Öldrucksensor 104 resp. der Mehrfachsensor über eine Schnittstelle zu einem Steuergerät 100.
Hierbei werden die jeweiligen Sensor-Rohsignale mittels eines Konverters 102 in Messsignale konvertiert, die bspw. als PWM-Signal oder nach einer Analog/DigitalWandlung über einen Datenbus dem Steuergerät 100 zugeführt werden. Das Steuergerät 100 erhält weitere Messgrössen z.B. die Drehzahl des Primärantriebs 50 bzw. Größen aus denen sich diese Drehzahl berechnen lässt. Optional erhält das Steuergerät 100 weitere Mess- und Betriebsgrößen und zwar von anderen Steuergeräten und/oder von Sensoren z.B. den NOx-Ausstoss aus der Abgasnachbehandlung. Ferner kann das Steuergerät 100 Zugriff auf bestimmte Parameter haben bzw. sind derartige Parameter wie etwa Wirkungsgrad- und Emissions-Kennfelder der Verbrennungskraftmaschine 50 dort abgelegt. Über das Steuergerät 100 kann das unmittelbare oder mittelbare Ansteuern mindestens eines solchen Aktuators 101 z.B. eines Stellmotors vorgenommen werden, der die Öffnungsweite des Saugdrosselventils einstellen kann oder verallgemeinert eine Ansteuerung der Einrichtung 12 ausübt. Optional kann das Steuergerät 100 weitere Aktuatoren ansteuern. Insbesondere kann es sich bei dem Steuergerät 100 um das des Primärantriebs 50 handeln, weil eine Vielzahl der für das Ausführungsbeispiel relevanten Daten auf dem Letztgenannten ohnehin benötigt werden.
Eine solche Vernetzung der Steuerungsfunktionen der Verbrennungskraftmaschine 50 und der Reihenkolbenpumpe 1 - unabhängig davon, ob diese Funktionen auf einem gemeinsamen Steuergerät 100 oder auf verschiedenen, jedoch informationstechnisch miteinander vernetzten Steuergeräten implementiert sind - schafft viele Vorteile. Die der Reihenkolbenpumpe 1 zuzuführende mechanische Leistung damit diese die benötigte hydraulische Leistung bereitstellen bzw. den erforderlichen Volumenstrom erbringen kann, kann von der Verbrennungskraftmaschine 50 entlang der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie ihres besten Wirkungsgrades bereitgestellt werden oder entlang der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie mit den geringsten Emissionen oder entlang einer optimierten Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie, welche die Ziele eines hohen Wirkungsgrades und geringer Emissionen in einer bestimmten Konstellation zueinander berücksichtigt; bspw. das strikte Einhalten selbst gesetzter EmissionsGrenzwerte, welche mindestens konform zur Abgasgesetzgebung oder strenger sind, und den noch vorhandenen Spielraum zur Maximierung des Wirkungsgrades nutzen. Der Vorteil einer solchen Vorrichtung ist, dass die besagte Optimierung dynamisch an die jeweiligen Umgebungsbedingungen angepasst werden können. Eine regelmässig auftretende Betriebssituation, bei der eine solche dynamische Optimierung von grossem Vorteil ist, liegt bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 50 unter der Randbedingung vor, bei der die Abgasnachbehandlung noch nicht ihre Arbeitstemperatur erreicht hat und daher noch nicht im vollen Umfang funktionstüchtig ist. In einer solchen Betriebssituation ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung derart betrieben wird, dass die minimalen Rohemissionen auftreten. Nach Erreichung der Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlung kann die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie der Verbrennungskraftmaschine dahingehend verschoben werden, dass ein höherer Wirkungsgrad vorliegt.
Nochmals verbesserte Optimierungen dieser Art sind möglich, wenn das Wirkungsgrad-Kennfeld der Reihenkolbenpumpe 1 ebenfalls im Steuergerät 100 als Parametersatz hinterlegt ist.
Treten im Hydrauliksystem Änderungen auf, welche innerhalb einer sehr kurzen Zeit starke Änderungen der Ausgangswerte der Reihenkolbenpumpe 1, d.h. dem Öl-Volumenstrom und/oder dem Öldruck erfordern, stehen derartige Informationen sofort den Steuerungsfunktionen der Verbrennungskraftmaschine 50 zur Verfügung. Folglich kann die entsprechende Aktuatorik der Verbrennungskraftmaschine 50 z.B. die Kraftstoffinjektoren bereits zeitgleich mit dem Ventilkolben 124 des Saugdrosselventils der Reihenkolbenpumpe 1 angesteuert werden. Hingegen wird die Verzögerung des Eingreifens der Steuerungsfunktionen der Verbrennungskraftmaschine 1, die bspw. erst auf einen aus ihrer Sicht unerwarteten Drehzahl-Änderung reagiert, vermieden.
Anstatt (i) einer besonders schnellen Ansteuerung des Saugdrosselventils, die etwa bei einer Abfrage nach einer wesentlich höheren hydraulischen Abgabeleistung zu einem vergleichsweise hohen Drehzahleinbruch der Verbrennungskraftmaschine 50 führen würde und den Zeitraum deutlich verlängert bis sich die Drehzahl wieder auf ihren Sollwert angenähert hat (Stichwort Turboloch) oder (ii) einer vergleichsweise langsamen Ansteuerung, welche die Dynamik der Verbrennungskraftmaschine 50 nicht ausschöpft und daher die Dynamik der Anwendung des Verbrennungsmotorisch-Hydraulischen-Antriebssystems unnötigerweise verlangsamen würde, kann durch die besagte Vernetzung die jeweils optimal aufeinander abgestimmte Ansteuerung des Saugdrosselventils und der Aktuatorik der Verbrennungskraftmaschine 50 erfolgen. Beispielsweise kann dies im Fall eines abgeforderten bestimmten Leistungsanstiegs bei einer noch geringen Öltemperatur des Hydrauliköls die Ansteuerung des Saugdrosselventils etwas langsamer durchgeführt werden als dies bei der bereits erreichten Hydrauliköl-Betriebstemperatur der Fall wäre. Besonders bei tiefen Temperaturen des Abgasnachbehandlungssystems, die nicht nur bei und unmittelbar nach einem Kaltstart, sondern auch nach längeren Leerlaufphasen vorliegen, können die einzuhaltenden Abgasgrenzwerte limitierend für die Dynamik der Verbrennungskraftmaschine 50 sein.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Reihenkolbenpumpe 10 mit zwei fluidisch voneinander getrennten Hochdruckausgänge 120*, 120**.
Hierbei ist vorgesehen, dass der Hochdruckkanal 17 in zwei Hochdruckkanäle 17*, 17** getrennt werden kann, die wiederum hermetisch voneinander abgeschlossen werden können. Jedem dieser Hochdruckkanäle 17*, 17** kann jeweils das von mindestens einer Verdrängereinheit unter Hochdruck gesetzte Fluid zugeführt werden, wobei die Hochdruckkanäle 17*, 17** mit unterschiedlichen Verdrängereinheiten verbunden sind. Die von den einzelnen Verdrängereinheiten bzw. auf der Hochdruckseite separiert voneinander Verdrängereinheiten-Gruppierungen stammenden Teilvolumenströme V1, V2, V3, V4 werden dabei stromabwärts der Verdrängereinheiten nicht alle miteinander fluidisch verbunden, sondern sind durch einen Kanaltrenner 171 strömungstechnisch voneinander getrennt, was eine Segmentierung des Hochdruckkanals 17 in die Hochdruckkanäle 17*, 17** bewirkt.
Von jedem solcher Segmente, d.h. dem Hochdruckkanal 17*, 17** geht mindestens eine Öffnung ab, die als Hochdruckanschluss 120*, 120** verwendet werden kann.
Zudem kann vorgesehen sein, dass Kolben 3, 3', 3" mit unterschiedlichem Durchmesser zum Einsatz kommen, so dass unterschiedliche Anforderungen anzuschließender Verbraucher berücksichtigt werden können.
13 zeigt eine schematische Darstellung, bei der an die Hochdruckausgänge 120*, 120**, 120*** der Reihenkolbenpumpe 1 mit unterschiedlichen Kolbendurchmessern 3, 3', 3" ein Schaltventil 72 angeschlossen ist, das die voneinander getrennten Hochdruckausgänge 120*, 120**, 120*** der Reihenkolbenpumpe 1 in verschiedenen Konstellationen miteinander verbinden kann. So kann der Volumenstrom Q eine beliebige Kombination der einzelnen Ausgangsvolumenströme der Hochdruckausgänge 120*, 120**, 120*** darstellen, so dass eine sehr hohe Variabilität des Volumenstroms erreicht werden kann.
Dazu kann das Schaltventil 72 auch über Fernwirken 73 gesteuert werden. Im Wesentlichen werden dabei die drei Hochdruckeingänge 92 ,93, 94 des Ventils 72 mit einem jeweiligen der Hochdruckausgänge 120*, 120**, 120*** der Reihenkolbenpumpe 1 fluidisch verbunden und im Inneren des Schaltventils 72 miteinander kombiniert und auf den Hochdruck-Sammelausgang 95 gegeben.
Nachfolgend finden sich weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung:

1. Reihenkolbenpumpe (1), umfassend:
- eine Triebwelle (2) zum Antreiben der Pumpe (1),
- mindestens zwei mit der Triebwelle (2) in einer Wirkverbindung stehende Kolben (3), die entlang einer Triebwellenachse (4) angeordnet und jeweils in einem Kolbenraum (5) hin- und herbewegbar angeordnet sind,
- ein Grundgehäuseteil (6) zum Aufnehmen der Triebwelle (2) und zum Einsetzen der mindestens zwei Kolben (3) in entsprechende Aufnahmeausnehmungen (7), und
- ein Deckelgehäuseteil (8) zum Anbringen an das Grundgehäuseteil (6),
- dadurch gekennzeichnet, dass der beim Anbringen des Deckelgehäuseteils (8) an das Grundgehäuseteil (6) erzeugte Kontaktbereich (9) in einer Fläche, vorzugsweise in einer Ebene, verläuft, die den Kolbenraum (5) eines jeweiligen der mindestens zwei Kolben (3) freilegt.
2. Pumpe 1 nach Aspekt 1, wobei der Kontaktbereich (9) so ausgebildet ist, dass bei voneinander getrenntem Grundgehäuseteil (6) und Deckelgehäuseteil (8) ein Einsetzen der Kolben (3) sowie mindestens eines Druckventils (10), vorzugsweise in Form von Hochdruck-Rückschlagventilen, in das Grundgehäuseteil (6) und ein Einsetzen mindestens eines Saugventils (11) in das Deckelgehäuseteil (8) erfolgen kann.
3. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Triebwelle (2) als Nockenwelle mit Einfach- oder Mehrfachnocken, als Kurbelwelle oder Exzenterwelle ausgeführt ist.
4. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Triebwellenachse (4) parallel zu einer durch den Kontaktbereich (9) gebildeten Ebene verläuft.
5. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, ferner mit mindestens einem Saugventil (11), das im Deckelgehäuseteil (8) angeordnet ist, und vorzugsweise in einem eingebauten Zustand nicht über den Kontaktbereich (9) hinausragt.
6. Pumpe 1 nach Aspekt 5, wobei das Saugventil (11) und der Kolben (3) einer jeweiligen Verdrängereinheit eine identische Längsachse aufweisen.
7. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte 5 oder 6, wobei die jeweilige Längsrichtung der Bohrungen zur Aufnahme des mindestens einen Saugventils (11) senkrecht zu einer durch den Kontaktbereich (9) gebildeten Ebene verläuft.
8. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte 5 - 7, wobei das Deckelgehäuseteil (8) mehrere parallel nebeneinander angeordnete Saugventile (11) umfasst.
9. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, ferner mit mindestens einem Hochdruck-Rückschlagventil (10), das im Grundgehäuseteil (6) angeordnet ist, und vorzugsweise in einem eingebauten Zustand nicht über den Kontaktbereich (9) hinausragt.
10. Pumpe 1 nach Aspekt 9, wobei die Längsachse des Kolbens (3) und die Längsachse eines Hochdruck-Rückschlagventils (10) einer jeweiligen Verdrängereinheit sich auf einer Ebene befinden, die vorzugsweise senkrecht von der Triebwellenachse (4) durchstoßen wird.
11. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte 9 oder 10, wobei das Grundgehäuseteil (6) mehrere parallel nebeneinander angeordnete Hochdruck-Rückschlagventile (10) umfasst.
12. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die jeweiligen Längsrichtungen der Kolbenräume (5) zur Aufnahme der Kolben (3) senkrecht zu einer durch den Kontaktbereich (9) gebildeten Ebene verlaufen und vorzugsweise radial von der Triebwellenachse (4) abgehen.
13. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Kolben (3) einen Pin (31) aufweist, der im eingebauten Zustand die durch den Kontaktbereich (9) gebildete Ebene überschreitet und vorzugsweise in die Ausnehmung (14), welche das Saugventil (11) derselben Verdrängereinheit beherbergt, hineinragt und bevorzugterweise in die Federkammer der auf einer Zentriereinheit (15) angreifenden Druckfeder (16) des Saugventils (11) hineinragt.
14. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, ferner mit einer Vorrichtung (12), die zur Regelung oder Steuerung der Pumpe (1) dient, die vorzugsweise in dem Deckelgehäuseteil (8) angeordnet ist.
15. Pumpe 1 nach Aspekt 15, wobei es sich bei dieser Vorrichtung (12) zur Regelung oder Steuerung der Pumpe (1) um ein Saugdrosselventil (121) handelt, das vorzugsweise so angeordnet ist, dass deren Längsachse parallel zur Triebwellenachse (4) angeordnet ist.
16. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (1) drei voneinander trennbare Gehäuseteile (6, 8, 13) umfasst, vorzugsweise nur drei voneinander trennbare Gehäuseteile (6, 8, 13) umfasst, nämlich den Grundgehäuseteil (6), den Deckelgehäuseteil (8) und einen Anbauflanschteil (13).
17. Pumpe 1 nach Aspekt 16, wobei das Grundgehäuseteil (6) mindestens einen für einen Hochdruckanschluss nutzbaren Auslass (20), die Hochdruck-Rückschlagventile (10), die Triebwelle (2), mindestens ein Triebwellenlager und die Ausnehmungen (7) umfasst, deren Wandflächen die jeweiligen Führungen der Kolben (3) sind bzw. deren Wandflächen die Laufbuchsen der Kolben (3) aufnehmen, der Deckelgehäuseteil (8) mindestens einen Sauganschluss (18) und die Saugventile (11) umfasst, und der Anbauflanschteil (13) dazu dient, die Triebwelle (2) aus einem Inneren der Pumpe (1) herauszuführen.
18. Pumpe 1 nach Aspekt 16 oder 17, wobei die Triebwelle (2) über das Anbauflanschteil (13) gelagert ist, welches in einer Gehäuseöffnung des Grundgehäuseteils (6) dichtend einbringbar ist, so dass die Triebwelle (2) von dieser Seite durch die für den Anbauflanschteil (13) vorgesehenen Gehäuseöffnung des Grundgehäuseteils (6) montiert werden kann.
19. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte 16 - 18, wobei der Grundgehäuseteil (6) mindestens zwei gelochte Befestigungslaschen aufweist, die mit einem Paar von mehreren Paaren an korrespondierenden Befestigungslöchern in dem Anbauflanschteil (13) fluchten, so dass mehrere um die Triebwelle (2) rotierte Befestigungsmöglichkeiten des Grundgehäuseteils (6) an dem Anbauflanschteil (13) existieren.
20. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte 16, 18 und/oder 19, wobei das Grundgehäuseteil (6) neben der durch das Anbauflanschteil (13) verkleinerbaren Öffnung, um die Triebwelle (2) aus einem Inneren der Pumpe (1) herauszuführen, eine weitere Öffnung zum Herausführen der Triebwelle (2) aufweist, und das Anbauflanschteil (13) ein Abdeckteil ist, das an das Grundgehäuseteil (6) befestigbar ist, um ein aus einem Inneren der Pumpe (1) herausgeführten Triebwellenabschnitt abzudecken, wobei vorzugsweise das Grundgehäuseteil (6) und das Abdeckteil bei einem demontierten Abdeckteil so ausgestaltet sind, um den Einbau bzw. den Ausbau der Triebwelle (2) durch den durch das Abdeckteil abgedeckten Bereich des Grundgehäuseteils (6) zu ermöglichen.
21. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das Grundgehäuseteil (6) derart ausgeführt ist, dass die Triebwelle (2) an zwei Seiten des Grundgehäuseteils (6) hervorsteht, so dass ein Tandembetrieb der Pumpe (1) ohne ein Vornehmen von Änderungen an dem Grundgehäuseteil (6) möglich ist.
22. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei eine Zuführung des Fluids zu den Saugventilen (11) über einen gemeinsamen, parallel zur Triebwellenachse (4) verlaufenden Saugkanal geführt ist.
23. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei ein Sauganschluss (18) derart angeordnet ist, dass dieser eine Verlängerung des gemeinsamen Saugkanals ist oder in einer Bohrung angeordnet ist, die in einem rechten Winkel auf diesen Saugkanal trifft.
24. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das unter hohem Druck stehende, gepumpte Fluid von den Hochdruck-Rückschlagventilen (10) zu dem Hochdruckanschluss über einen gemeinsamen, parallel zur Triebwellenachse (4) verlaufenden Hochdruckkanal geführt ist.
25. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei in einer jeden Verdrängereinheit die Zentralachse (71) der Ausnehmung (7) für den Kolben (3) und die der Ausnehmung für das Hochdruck-Rückschlagventil (10) in einem Winkelbereich zwischen 15° und 60° zueinander stehen, vorzugsweise in einem Winkelbereich zwischen 25° und 45°.
26. Pumpe 1 nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei Dichtelemente (19) in Ausnehmungen des Grundgehäuseteils (6) und/oder Ausnehmungen des Deckelgehäuseteils (8) eingelegt sind.

Bezugszeichenliste

1: Reihenkolbenpumpe
2: Triebwelle
3: Kolben
3': Kolben
3": Kolben
4: Triebwellenachse
5: Kolbenraum
5': Kolbenraum
6: Grundgehäuseteil
7: Aufnahmeausnehmung
7': Aufnahmeausnehmung
8: Deckelgehäuseteil
9: Kontaktbereich
10: Hochdruck-Rückschlagventil
11: Saugventil
12: Einrichtung
13: Anbauflanschteil
14: Ausnehmung
15: Zentrierelement
16: Druckfeder
17: Hochdruckkanal
17*: Hochdruckkanal
17**: Hochdruckkanal
18: Sauganschluss
19: Dichtungselemente
20: Hochdruckanschluss
21: Verschlusselement
22: Feder
23: Hochdruckbohrung
31: Pin
40: Saugkanal
48: vorderes Triebwellenlager
49: hinteres Triebwellenlager
51: Drehzahlsensor
70: Frequenzumrichter
71: Längsachse
72: Schaltventil
73: Fernwirken
80: hydraulische Verbraucher
81: hydraulische Einheit
91: Schnittebene
92: Hochdruckeingang
93: Hochdruckeingang
94: Hochdruckeingang
95: Hochdruckausgang
100: Steuergerät
101: Aktuator
102: Konverter
104: Öldrucksensor
111: Saugventil-Stössel
120*: Hochdruckausgang
120**: Hochdruckausgang
120***: Hochdruckausgang
121: erster Abschnitt des Kolbens mit dem grossen Aussendurchmessser
122: zweiter Abschnitt des Kolbens mit dem kleinen Aussendurchmessser
123: Leckagebohrung
124: Ventilkolben
125: Verjüngung
126: Anfasung
127: Aussparung
152: äusseres Ringelement
153: inneres Ringelement
154: Flanschbereich
155: mittige Ausnehmung
158: Verbindungssteg
171: Kanaltrenner
222: Feder
223: Feder
A: Dichtung
B: Dichtung
E1: Ebene
Q1: Volumenstrom
Q2: Volumenstrom
Q3: Volumenstrom
Q: Summe verschiedener Volumenströme
V1: Teilvolumenstrom
V2: Teilvolumenstrom
V3: Teilvolumenstrom
V4: Teilvolumenstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19708597 [0003]
WO 2010130495 A1 [0004]

Claims

Reihenkolbenpumpe (1), umfassend: eine Triebwelle (2) zum Antreiben der Reihenkolbenpumpe (1), mindestens zwei mit der Triebwelle (2) in einer Wirkverbindung stehende Kolben (3, 3', 3"), die entlang einer Triebwellenachse (4) angeordnet und jeweils in einem Kolbenraum (5, 5', 5") hin- und herbewegbar angeordnet sind, einen Sauganschluss (18) zum Zuführen eines zu pumpenden Fluids, wobei in mindestens einem, vorzugsweise in jedem Kolbenraum (5, 5', 5") ein Saugventil (11) angeordnet ist, um einen mit dem Sauganschluss (18) in Verbindung stehenden Saugkanal (40) zum Zuströmen von Fluid während einer Kompressionsbewegung des zugehörigen Kolbens (3, 3', 3") fluidisch vom Kolbenraum (5, 5', 5") zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sauganschluss (18) und dem direkt mit dem mindestens einen Saugventil (11) in einer Fluidverbindung stehenden Saugkanal (40) eine Einrichtung (12) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, einen Volumenstrom eines zu pumpenden Fluids zwischen Sauganschluss (18) und Saugkanal (20) zu variieren.
Reihenkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei es sich bei der hydraulischen Einrichtung (12) um ein Ventil handelt, welches einen verschiebbaren Ventilkolben (124) aufweist, der derart angeordnet ist, dass dessen Längsachse bevorzugt parallel zur Triebwellenachse (4) angeordnet ist, wobei das Ventil vorzugsweise als Saugdrosselventil ausgeführt ist.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Saugdrosselventil einen verschiebbaren Ventilkolben (124) aufweist, um einen Öffnungsgrad einer Verbindung von Sauganschluss (18) und Saugkanal (20) zu variieren.
Reihenkolbenpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch 3, wobei der verschiebbare Ventilkolben (124) einen Durchflussbereich aufweist, der in Längsrichtung des Kolbens (124) durch einen in seinem Durchmesser verringerten Abschnitt (122) ausgebildet ist, um einen Öffnungsgrad einer Verbindung von Sauganschluss (18) und Saugkanal (40) zu variieren, wobei der Durchflussbereich vorzugsweise als Ringraum ausgestaltet sein kann.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-4, wobei der Ventilkolben (124) ein Stufenkolben ist, also über mindestens zwei in ihrem Durchmesser verschiedene Bereiche 121, 122 verfügt, wobei in einem dieser Bereiche der Durchflussbereich angeordnet ist, wobei vorzugsweise die mindestens zwei in ihrem Durchmesser verschiedene Bereiche 121, 122 zweiteilig ausgebildet sind.
Reihenkolbenpumpe (1) nach Anspruch 5, wobei der mit dem Durchflussbereich versehene Bereich 121 einen in Verschieberichtung des Kolbens (124) verlaufenden Leckagekanal 123 aufweist, um ein von einer Steuer- resp. Hochdruckbohrung (23) herrührendes Fluid auf die Saugseite abgeführt werden kann.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-6, wobei sich der Ventilkolben (124) in seiner Längsrichtung mindestens auf einer Rückstellfeder (22) abstützt und der Ventilkolben (124) eine Arbeitsfläche aufweist an die über eine im entsprechenden Gehäuseteil entsprechend platzierte Steuerresp. Hochdruckbohrung (23) Fluid herangeführt werden kann, wobei die Arbeitsfläche derart gerichtet ist, dass der daran anliegende Fluiddruck eine Kraft ausübt, die der Rückstellkraft der mindestens einen Rückstellfeder (22) entgegengerichtet ist, wobei sich die Arbeitsfläche bevorzugt an der entsprechenden Stirnseite des Kolbens 124 befindet und/oder bei Unterschreitung des Druckniveaus in der Steuer- resp. Hochdruckbohrung (23) unter einen bestimmten Schwellenwert der Ventilkolben (124) in eine erste Endanschlagposition gehalten wird.
Reihenkolbenpumpe (1) nach Anspruch 7, wobei sich das vom Ventilkolben (124) abgewandte Ende der Rückstellfeder (22) auf einem in die Kolbenbohrung eingebrachtes Verschlusselement (21) abstützt und/oder das Verschlusselement als Endanschlag für eine Verschiebebewegung des Kolbens (124) dient, die diametral zu dem erstgenannten Endschlag ist, wobei vorzugsweise das Verschlusselement als Verschlussschraube ausgeführt ist.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-8, wobei der das Saugdrosselventil mit mindestens einer weiteren Druckfeder (222) ausgestattet ist, die erst dann auf den Ventilkolben (124) einwirkt, wenn die Rückstellfeder (22) aufgrund einer gewissen Positionsänderung des Kolbens (124) um eine gewisse Länge zusammengedrückt ist und/oder das Saugdrosselventil mit mindestens einer weiteren Druckfeder (223) ausgestattet ist, die erst dann nicht mehr auf den Ventilkolben (124) einwirkt, wenn die Rückstellfeder (22) aufgrund einer gewissen Positionsänderung des Kolbens (124) um eine gewisse Länge zusammengedrückt ist.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-9, wobei der Kolbens (124) durch eine bspw. von einem Stellmotor, einem Proportionalmagneten und/oder einem zugeführten Regeldruck ausgehend eine einstellbare Kraft beaufschlagbar ist, die entgegengerichtet zu derjenigen Kraft ist, die durch das dem Ventilkolben (124) über die Steuer- resp. Hochdruckbohrung (23) zugeführte Druckniveau besteht.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-10, wobei die Steuer- resp. Hochdruckbohrung (23) fluidisch mit dem Hochdruckausgang 17 der Reihenkolbenpumpe (1) verbunden ist, wobei dies vorzugsweise über hydraulische Einheit 81 geschieht, die aus dem am Hochdruckausgang 17 der Reihenkolbenpumpe (1) ein reduziertes Druckniveau erzeugen kann, welches vorzugsweise über Fernwirken vorgebbar ist.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Triebwelle (2) eine Nockenwelle mit Einfach- oder Mehrfachnocken als Kurbelwelle oder Exzenterwelle ausgeführt ist.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Triebwelle (2) über einen Primärantrieb (50), der vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine und/oder einer Elektrischen Maschine ausgeführt ist, angetrieben wird und/oder das vom Primärantrieb (50) bereitgestellte Drehmoment der Triebwelle (2) vorzugsweise über ein Getriebe zugeführt wird.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Drehzahlsignal, welches in einem festen Bezug zu der Drehzahl der Triebwelle (2) aufweist an eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zurückgeführt wird und/oder ein Drucksignal, welches in einem festen Zusammenhang mit dem Hochdruckniveau Reihenkolbenpumpe (1), insbesondere dem Druckniveau am Hochdruckkanal (20) oder am Hochdruckausgang (17) steht, an eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zurückgeführt wird und/oder ein Drucksignal, welches in einem festen Zusammenhang mit dem Druckniveau am Ansaugbereich, insbesondere dem Druckniveau am Sauganschluss 18 oder im Saugkanal (40) steht, an eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zurückgeführt wird.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durch einen jeweiligen Kolben (3, 3', 3") erzeugte Strömung eines zu pumpenden Fluids stromabwärtig nicht vollständig miteinander vereinigt werden, sondern über mindestens zwei separate Hochdruckausgänge (120*, 120**) aus der Reihenkolbenpumpe (1) geführt sind.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Kolben (3, 3', 3") unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Reihenkolbenpumpe (1) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die durch einen jeweiligen Kolben (3, 3', 3") erzeugte Strömung eines zu pumpenden Fluids stromabwärtig durch das wahlweise Vorsehen mindestens eines Kanaltrenners (171) umgesetzt ist, der in den Hochdruckkanal (17*, 17**) eingefügt ist.
Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15-17, wobei ein Schaltventil (72) vorgesehen ist, das die mindestens zwei separate Hochdruckausgänge (120*, 120**) aus der Reihenkolbenpumpe (1) wahlweise miteinander vereinigt oder nicht und den durch die Vereinigung erzeugten Volumenstrom (Q) an einem Sammelausgang (94) ausgibt.
Verfahren zum Steuern oder Regeln mindestens eines Ausgangsvolumenstroms einer Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der Ausgangsvolumenstrom in Abhängigkeit einer Drehzahl der Triebwelle (2) bei einer nicht vorhandenen Einrichtung 12 oder unter einer konstanten Einstellung der Einrichtung 12 vorgenommen wird unter der ein möglichst geringer Druckverlust entlang des Ansaugpfades, d.h. vom Sauganschluss (18) bis zum Saugkanal (40) besteht.
Verfahren zum Steuern und Regeln eines Ausgangsvolumenstroms einer Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der Ausgangsvolumenstrom in Abhängigkeit einer Drehzahl der Triebwelle (2) und/oder einem Öffnungsgrad der Einrichtung 12 und/oder über ein Schaltventil 72 variierbar ist.
Verfahren zum Steuern und Regeln der Leistung und/oder des Drehmoments einer Reihenkolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (12) über einen Aktuator (101) eingestellt werden kann, der ein Ansteuersignal aus einem Steuergerät (100) erhält und das Steuergerät 100 bevorzugt mindestens ein weiteres Eingangssignal von einer anderen Einheit erhält, welche der Reihenkolbenpumpe (1) eine mechanische Leistung zuführt und/oder hydraulisch Leistung von der Reihenkolbenpumpe (1) erhält und bevorzugt dem Steuergerät (100) mindestens eine Betriebsgrösse der Reihenkolbenpumpe (1) zugeführt wird.