DE102020208699A1 - radial piston pump - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, umfassend eine Pumpenwelle (1) mit einem Exzenter (11), sowie mindestens eine Kolben-Arbeitsraum-Kombination (2), wobei die Kolben-Arbeitsraum-Kombination (2) einen Arbeitsraum (21) und einen Kolben (22) umfasst, wobei die Radialkolbenpumpe mindestens zwei Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen (2, 2a, 2b, ...) umfasst, die sich radial von der Pumpenwelle (1) erstrecken, wobei jeder Arbeitsraum (21) mit einem Auslassventil (24) ausgestattet ist, wobei das Auslassventil (24) eine Ventilöffnung (241) und eine Ventilzunge (242) umfasst, wobei die Ventilöffnung wahlweise von der Ventilzunge verschlossen bzw. freigegeben werden, wobei die Radialkolbenpumpe mit einer ringförmigen Ventilzungenanordnung (4) ausgestattet ist.The present invention relates to a radial piston pump, comprising a pump shaft (1) with an eccentric (11) and at least one piston/working chamber combination (2), the piston/working chamber combination (2) having a working chamber (21) and a piston (22), wherein the radial piston pump comprises at least two piston-working chamber combinations (2, 2a, 2b, ...) which extend radially from the pump shaft (1), each working chamber (21) having an outlet valve (24 ) is equipped, wherein the outlet valve (24) comprises a valve opening (241) and a valve tongue (242), the valve opening being optionally closed or opened by the valve tongue, the radial piston pump being equipped with an annular valve tongue arrangement (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere einen Radialkolbenverdichter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a radial piston pump, in particular a radial piston compressor, according to the preamble of claim 1.
Eine Radialkolbenpumpe ist ein Element der Fluidtechnik. Bei dieser Pumpe sind die Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen im Gegensatz zu einer Axialkolbenpumpe radial und senkrecht zur Antriebswelle angeordnet. Die Förder- bzw. Hubbewegung jedes einzelnen Arbeitskolbens wird durch einen auf der Pumpenwelle befindlichen Exzenter hervorgerufen. In der Regel umfasst die Radialkolbenpumpe mehrere Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen, die sich sternförmig und radial von der Pumpenwelle erstrecken. Die Radialkolbenpumpe pumpt ein Fluid aus einem Niederdruckraum in einen Hochdruckraum.A radial piston pump is an element of fluid technology. In contrast to an axial piston pump, the piston-working chamber combinations of this pump are arranged radially and perpendicularly to the drive shaft. The delivery or stroke movement of each individual working piston is caused by an eccentric located on the pump shaft. As a rule, the radial piston pump comprises a plurality of piston/working chamber combinations which extend in a star shape and radially from the pump shaft. The radial piston pump pumps a fluid from a low-pressure space into a high-pressure space.
Radialkolbenpumpen finden beispielsweise als Radialkolbenverdichter für Kühlmittel in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, insbesondere auch in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, Verwendung.Radial piston pumps are used, for example, as radial piston compressors for coolants in air conditioning systems in motor vehicles, in particular also in electrically powered motor vehicles.
Bei Radialkolbenpumpen kommt in der Regel mindestens ein Auslassventil zum Einsatz, welches den Gasaustausch in dem Arbeitsraum steuert, sprich es öffnet sich, wenn der Druck im Arbeitsraum größer als im Hochdruckraum ist und es schließt, wenn der Druck im Arbeitsraum kleiner als im Hochdruckraum ist. Als Ventilbauart kommt hier vorzugsweise ein Federblechventil zum Einsatz. Das Federblechventil umfasst im Wesentlichen eine Ventilöffnung, die von einer Ventilzunge, vorzugsweise aus einem Federblech, wahlweise verschlossen bzw. freigegeben werden kann.In radial piston pumps, at least one outlet valve is usually used, which controls the gas exchange in the working space, i.e. it opens when the pressure in the working space is greater than in the high-pressure space and closes when the pressure in the working space is lower than in the high-pressure space. A spring sheet metal valve is preferably used as the valve design. The spring sheet metal valve essentially comprises a valve opening which can be selectively closed or opened by a valve tongue, preferably made of a spring sheet metal.
Nach dem Stand der Technik ist das Auslassventil in der Regel derart positioniert, dass die Ventilöffnung bzw. die Öffnungsrichtung der Ventilzunge radial zur Pumpenwelle ausgerichtet sind. Die Bauart der Radialkolbenpumpe bedingt somit, dass für jede Kolben-Arbeitsraum-Kombination eine einzelne Ventilzunge mit ggf. weiteren Ventilkomponenten erforderlich ist.According to the prior art, the outlet valve is generally positioned in such a way that the valve opening or the opening direction of the valve tongue are aligned radially with respect to the pump shaft. The design of the radial piston pump therefore means that a single valve tongue with possibly additional valve components is required for each piston/working chamber combination.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, eine verbesserte Radialkolbenpumpe vorzuschlagen, insbesondere eine Radialkolbenpumpe mit geringerem Montageaufwand vorzuschlagen.This is where the present invention comes in and sets itself the task of proposing an improved radial piston pump, in particular proposing a radial piston pump with less assembly effort.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Radialkolbenpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, indem die Radialkolbenpumpe mit einer ringförmigen Ventilzungenanordnung ausgestattet ist. Die ringförmige Ventilzungenanordnung kann eine zu den Auslassventilen bzw. Ventilöffnungen korrespondierende Anzahl von Ventilzungen aufweisen. Es muss entsprechend nicht jedes Auslassventil bzw. Ventilöffnung einzeln mit einem Ventil bzw. Ventilzunge belegt werden. Hieraus ergeben sich insbesondere Herstellungs- und Montagevorteile.According to the invention, this object is achieved by a radial piston pump having the characterizing features of claim 1 in that the radial piston pump is equipped with an annular valve tongue arrangement. The ring-shaped valve tongue arrangement can have a number of valve tongues that corresponds to the outlet valves or valve openings. Accordingly, not every outlet valve or valve opening has to be individually assigned a valve or valve tongue. This results in manufacturing and assembly advantages in particular.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann entsprechend vorgesehen sein, dass die Ventilzungenanordnung ein Trägerblech, sowie eine zu der Anzahl der Ventilöffnungen korrespondierende Anzahl von Ventilzungen umfasst. Die Ausgestaltung des Ventils als Federblechventil eignet sich besonders gut für die vorliegende Erfindung, da eine Einheit aus mehreren Ventilzungen, die zusammen mit den Ventilöffnungen entsprechende Federblechventile bilden, sehr einfach aus beispielsweise einem kreisförmigen Halbzeug durch Stanzungen erzeugt werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, provision can be made accordingly for the valve tongue arrangement to comprise a carrier plate and a number of valve tongues that corresponds to the number of valve openings. The design of the valve as a spring sheet metal valve is particularly suitable for the present invention, since a unit made up of several valve tongues, which together with the valve openings form corresponding spring sheet metal valves, can be produced very easily by stamping, for example, from a circular semi-finished product.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Ventilzungen vorzugsweise in Umfangsrichtung oder radial der Ventilzungenanordnung erstrecken.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the valve tongues preferably extend in the circumferential direction or radially of the valve tongue arrangement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Trägerblech der Ventilzungenanordnung als flache ringförmige Scheibe ausgestaltet ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Trägerblech der Ventilzungenanordnung als ringförmige flache Scheibe ausgestaltet ist, wobei sich die Ventilzungen vorzugsweise in tangentialer Richtung erstrecken. Eine ringförmige flache kann einfach vor den Ventilöffnungen angeordnet werden, die in einer bevorzugten Ausführungsform der Radialkolbenpumpe mit einer sternförmigen und radialen Anordnung der Kolben-Arbeitsraum-Kombination ebenfalls auf einer kreisförmigen Bahn um die Pumpenwelle angeordnet sind. Insofern können dann durch das Anlegen einer derartigen Ventilzungenanordnung alle Ventile gleichzeitig mit einer Federzunge beaufschlagt werden.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the support plate of the valve tongue arrangement is designed as a flat ring-shaped disk. In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the support plate of the valve tongue arrangement is designed as an annular flat disk, with the valve tongues preferably extending in a tangential direction. An annular flat can be easily arranged in front of the valve openings, which are also arranged on a circular path around the pump shaft in a preferred embodiment of the radial piston pump with a star-shaped and radial arrangement of the piston-working chamber combination. In this respect, all valves can be acted upon simultaneously with a spring tongue by applying such a valve tongue arrangement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilzungenanordnung nach Art einer Tellerfeder ausgestaltet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the valve tongue arrangement is designed in the manner of a disc spring.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Radialkolbenpumpe mindestens drei Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen umfasst, die sich sternförmig von der Pumpenwelle erstrecken. Insbesondere für diese Bauweise treten die Vorteile der Erfindung besonders zu Tage. Viele Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen mit entsprechend vielen Ventilen, insbesondere Federblechventilen, können über eine gemeinsame Ventilzungenanordnung bestückt werden.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the radial piston pump has at least three piston Ar includes working space combinations that extend in a star shape from the pump shaft. The advantages of the invention are particularly evident for this construction in particular. Many piston-working chamber combinations with a corresponding number of valves, in particular spring-loaded sheet metal valves, can be fitted using a common valve tongue arrangement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilöffnung in der Wandung des Arbeitsraumes angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the valve opening is arranged in the wall of the working space.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilöffnung als Bohrung ausgestaltet ist.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the valve opening is designed as a bore.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilöffnung in einem Winkel von 0° bis 45° zur Längsachse der Welle ausgerichtet ist.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the valve opening is aligned at an angle of 0° to 45° to the longitudinal axis of the shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Arbeitsraum kopfseitig mit einem Zylinderkopf ausgestattet ist, wobei der Zylinderkopf eine Zylinderkopfplatte und einen sich senkrecht von der Zylinderkopfplatte erstreckenden Zapfen aufweist, wobei der Zapfen in den Arbeitsraum hineinragt. Der Zapfen kann eine stabilisierende Wirkung auf die Wandung des Arbeitsraumes entfalten, so dass diese grundsätzlich dünner gebaut werden kann, so dass auch die Ventilöffnung eine geringere Länge und daher strömungsoptimierter ausgestaltet sein kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the working space is equipped with a cylinder head on the head side, the cylinder head having a cylinder head plate and a pin extending perpendicularly from the cylinder head plate, the pin protruding into the working space. The pin can develop a stabilizing effect on the wall of the working space, so that it can basically be built thinner, so that the valve opening can also be designed to be shorter and therefore more flow-optimized.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zapfen mit einer Aussparung versehen ist, die eine Zuleitung aus dem Arbeitsraum zu der Ventilöffnung bildet.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the pin is provided with a recess which forms a supply line from the working chamber to the valve opening.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
-
1 eine Radialkolbenpumpe gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen seitlichen Ansicht; -
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe (zu illustrativen Zwecken ohne Pumpenwelle); -
3 eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; -
4 eine seitliche geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; -
4a ein Detail „4a“ gemäß4 ; -
5 eine perspektivische Darstellung eines Zylinderkopfes einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; -
5a eine seitliche geschnittene teilweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe -
6 eine seitliche geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe mit Schnittlinie „6a -6a “; -
6a ein Detail gemäß Schnitt „6a -6a “ gemäß6 ; -
7 eine Ventilzungenanordnung in einer perspektivischen Darstellung; -
8 eine Ventilzungenanordnung in einer seitlichen Ansicht; -
8a eine Detailvergrößerung gemäß8 ; -
9 eine Ventilzungenanordnung in einer perspektivischen Darstellung; -
10 eine Ventilzungenanordnung in einer seitlichen Ansicht; -
11 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer perspektivischen Explosionsdarstellung; -
12 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer seitlichen geschnittenen Ansicht; -
12a ein Detail „12a “ gemäß12 ; -
13 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer seitlichen geschnittenen Ansicht; -
14 eine Ventilzungenanordnung in einer perspektivischen Darstellung; -
15 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer seitlichen geschnittenen Ansicht; -
16 eine Ventilzungenanordnung in einer perspektivischen Darstellung; -
17 eine Ausschnittvergrößerung wie12 , jedoch mit schräger Ventilöffnung und Ventilzungenanordnung nach Art einer Tellerfeder.
-
1 a radial piston pump according to the prior art in a schematic side view; -
2 an exploded perspective view of a radial piston pump according to the invention (for illustrative purposes without pump shaft); -
3 a sectional view of a radial piston pump according to the invention; -
4 a lateral sectional view of a radial piston pump according to the invention; -
4a a detail "4a" according to4 ; -
5 a perspective view of a cylinder head of a radial piston pump according to the invention; -
5a a lateral sectioned partial representation of a radial piston pump according to the invention -
6 a lateral sectional representation of a radial piston pump according to the invention with section line "6a -6a "; -
6a a detail according to cut "6a -6a " according to6 ; -
7 a valve tongue assembly in a perspective view; -
8th a valve tongue assembly in a side view; -
8a a detail enlargement according to8th ; -
9 a valve tongue assembly in a perspective view; -
10 a valve tongue assembly in a side view; -
11 a radial piston pump according to the invention in a perspective exploded view; -
12 a radial piston pump according to the invention in a lateral sectional view; -
12a a detail"12a " according to12 ; -
13 a radial piston pump according to the invention in a lateral sectional view; -
14 a valve tongue assembly in a perspective view; -
15 a radial piston pump according to the invention in a lateral sectional view; -
16 a valve tongue assembly in a perspective view; -
17 an enlargement like12 , but with an inclined valve opening and valve tongue arrangement in the manner of a plate spring.
Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:
- L
- Längsachse der Radialkolbenpumpe
- OT
- oberer Totpunkt
- h
- Höhe
- 1
- Pumpenwelle
- 2
- Kolben-Arbeitsraum-Kombination
- 3
- Gehäuse
- 4
- Ventilzungenanordnung
- 11
- Exzenter
- 21
- Arbeitsraum
- 22
- Kolben
- 23
- Zylinderkopf
- 24
- Auslassventil
- 41
- Trägerblech
- 231
- Zylinderkopfplatte
- 232
- Zapfen
- 233
- Aussparung
- 241
- Ventilöffnung
- 242
- Ventilzunge / Blechzunge
- L
- Longitudinal axis of the radial piston pump
- OT
- Top Dead Center
- H
- height
- 1
- pump shaft
- 2
- Piston-working chamber combination
- 3
- casing
- 4
- valve tongue arrangement
- 11
- eccentric
- 21
- working space
- 22
- Pistons
- 23
- cylinder head
- 24
- outlet valve
- 41
- support plate
- 231
- cylinder head plate
- 232
- cones
- 233
- recess
- 241
- valve opening
- 242
- Valve tongue / sheet metal tongue
Zunächst wird auf
Eine Radialkolbenpumpe umfasst im Wesentlichen eine Pumpenwelle 1 mit einem Exzenter 11, sowie mindestens eine Kolben-Arbeitsraum-Kombination 2. Zur Definition der axialen Richtung ist eine Längsachse L der Pumpenwelle 1 in der
Gemäß dem Stand der Technik ist in dem Zylinderkopf 23 bzw. kopfseitig des Arbeitsraumes 21 ein Auslassventil 24, vorzugsweise in Form eines Federblechventils, vorgesehen. Das Auslassventil 24 ist vorzugsweise als Federblechventil ausgeführt und umfasst eine Ventilöffnung 241, die von einem Ventilzunge 242 wahlweise verschlossen bzw. freigegeben werden kann. Gemäß dem Stand der Technik ist diese Ventilöffnung in der Regel 241 radial zur Pumpenwelle 1 ausgerichtet.According to the prior art, an
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Radialkolbenpumpe mit einer ringförmigen Ventilzungenanordnung 4 ausgestattet ist. Die Ventilzungenanordnung 4 umfasst im Wesentlichen ein Trägerblech 41 und mindestens zwei Ventilzungen, vorzugsweise so viele Ventilzungen 242 wie Auslassventile 24 bzw. Ventilöffnungen 241 vorhanden sind. Die Ventilzungen 242 sind vorzugsweise an dem Trägerblech 41 angebracht bzw. sind Trägerblech 41 und Ventilzungen 242 einteilig ausgestaltet. Herstellungstechnisch werden die Ventilzungen 242 aus einer ringförmigen flachen Scheibe, vorzugsweise aus Blech, freigestanzt.According to the invention, the radial piston pump is equipped with an annular
Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ventilöffnung 241 in axialer Richtung, also 0° im Hinblick auf die Längsachse L der Welle 1 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten, die Ventilöffnung 241 ist nicht radial, wie im Stand der Technik, sondern axial ausgerichtet. Die Ventilöffnung 241 ist vorzugsweise in der Wand des Arbeitsraumes 21 vorgesehen. Die Ventilöffnung 241 kann aber auch in einem Winkel vom 0° bis 45° zur Längsachse L der Welle 1 ausgerichtet sein, vgl. beispielsweise
Die Ventilzungenanordnung 4 kann dann in einem Arbeitsgang vor allen Ventilöffnungen 241 angeordnet werden und es müssen nicht einzelne Ventilzungen an jedem Auslassventil 24 angebracht werden. Hieraus erwächst eine Reduktion des Montageaufwandes.The
In der
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Zapfen 232 einen Durchmesser aufweist, welcher dem Durchmesser des Arbeitsraumes 21 entspricht, ggf. unter Abzug einer technisch notwendigen Toleranz. Ferner ist vorgesehen, dass der Zapfen 232 in einem Abschnitt des Arbeitsraumes 21 eingebracht ist. Hierdurch kann der Zapfen 232 die Arbeitsraumwandung in vorteilhafter Weise unterstützen.Provision is also preferably made for the pin 232 to have a diameter which corresponds to the diameter of the working
Es ist von Vorteil, wenn die Ventilzungenanordnung 4 als ebenes Blech - wie beispielsweise in
Eine weitere vorteilhafte Ausführung einer ebenen Ventilzungenanordnung 4 ist, wenn sich die Ventilzungen 242 des jeweiligen kolbenzugehörigen Ventils auf den Blechschnitt gesehen in Umfangsrichtung erstrecken. Der Vorteil ist, dass so ein in Umfangsrichtung gesehen nur ein sehr kurzer Abschnitt der Arbeitsraumwand geschwächt werden muss - nämlich nur so weit, wie das Ventilzunge 242 breit ist. Bei Anordnung des Federblechs 242 in radiale Richtung erstreckt sich die Schwächung der Arbeitsraumwand über einen Bereich, der mindestens so groß ist, wie das Ventilzunge 242 lang ist. In der Regel ist das Ventilzunge 242 wesentlich länger als breit.A further advantageous embodiment of a planar
Eine weitere Ausführungsform der Ventilzungenanordnung 4 ist in den
Die Ausführungsformen können grundsätzlich auch miteinander kombiniert werden, d.h. auch eine tellerfederförmige Ventilzungenanordnung kann mit einzelnen Ventilzungen 242 ausgestattet sein.In principle, the embodiments can also be combined with one another, i.e. a valve tongue arrangement in the form of a plate spring can also be equipped with
Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.Of course, features and details that are described in connection with a method also apply in connection with the device according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention reference is or can always be made to one another. In addition, an optionally described method according to the invention can be carried out with the device according to the invention.
Claims (11)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified |