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Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der Druckschrift
US 2012/0111185 A1 ist eine Radialkolbenpumpe offenbart, die einen inneren Exzenter und äußere radiale Zylinder-Kolben-Einheiten hat. Um eine Umkehr der Förderrichtung einer derartigen Radialkolbenpumpe zu erreichen, wird diese mit einem elektrohydraulischen Wegeventil ausgerüstet. Dies ist in Anwendungen mit Feuchtigkeit oder Wasser nachteilig, das die Elektrik gegen Wasser abgeschirmt bzw. abgedichtet werden muss.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine kompakte Pumpenanordnung zu schaffen, die bei Verwendung lediglich eines platzsparenden Antriebmotors eine Förderrichtungsumkehr ermöglicht. Die Pumpenanordnung soll dabei für den Einsatz bei Feuchtigkeit oder im Wasser geeignet sein, oder ihr Aufwand für die Abdichtung der Elektrik soll vermindert sein.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung hat eine Hauptwelle, die von einem bidirektionalen Antriebsmotor in eine erste und eine zweite Drehrichtung antreibbar ist. Bei der ersten Drehrichtung des Antriebsmotors und der Hauptwelle ist eine erste hydrostatische Pumpe über einen ersten Freilauf antreibbar, während eine zweite hydrostatische Pumpe über einen zweiten Freilauf von der Hauptwelle abgekoppelt ist. Bei der zweiten Drehrichtung der Hauptwelle ist die zweite Pumpe über den zweiten Freilauf antreibbar, während die erste Pumpe über den ersten Freilauf von der Hauptwelle abgekoppelt ist. Damit ist eine Pumpenanordnung geschaffen, die trotz nur eines platzsparenden Antriebsmotors zwei Förderrichtungen ermöglicht, und die für den Einsatz bei Feuchtigkeit oder im Wasser als Unterwasseraktuator (subsea actuator) geeignet ist.
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Weiterhin platzsparend und dabei vorrichtungstechnisch einfach ist es, wenn die Pumpen Einwegpumpen sind, die für ihre jeweilige Förderrichtung optimiert sind. So kann z.B. der jeweilige Sauganschluss einen größeren Durchmesser haben, als der jeweilige Druckanschluss.
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Fertigungstechnisch und vorrichtungstechnisch besonders einfach ist es, wenn die Freiläufe spiegelbildlich zueinander gestaltet oder verbaut sind.
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Fertigungstechnisch und montagetechnisch besonders einfach ist es, wenn die Pumpen baugleich sind.
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Wenn hingegen die Pumpen unterschiedliche Größe und/oder unterschiedliche Fördervolumenströme und/oder unterschiedliche Druckfestigkeiten haben, ist ein flexibler Einsatz der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung möglich. So kann für jede Förderrichtung eine spezielle Optimierung der zugeordneten Pumpe erfolgen, wobei der vorrichtungstechnische Aufwand daran angepasst, also optimal gering gehalten werden kann. So kann z.B. eine Pumpe kleiner und für höhere Drücke ausgelegt sein, während die andere Pumpe größer ist und eine geringere Druckfestigkeit aufweist.
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Vorzugsweise ist die Hauptwelle über eine Kupplung mit dem Antriebsmotor drehfest verbindbar.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung sind die Pumpen Radialkolbenpumpen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung haben die Radialkolbenpumpen jeweils einen inneren Exzenter und mindestens einen - z.B. zwei - äußere radiale Zylinder-Kolben-Einheiten.
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Bei einem ersten Ausführungsprinzip der Erfindung, das als Parallelschaltung bezeichnet werden kann, ist die Hauptwelle mit einem zentralen Primärzahnrad drehfest verbunden, das über ein erstes Sekundärzahnrad an den ersten Freilauf gekoppelt ist, und das über ein zweites Sekundärzahnrad an den zweiten Freilauf gekoppelt ist.
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Bei einer zusätzlich platzsparenden Weiterbildung des ersten Ausführungsprinzips sind die Freiläufe radial innerhalb der Sekundärzahnräder angeordnet. Besonders platzsparend ist es, wenn die Freiläufe in den Sekundärzahnrädern aufgenommen sind.
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Bei einem zweiten Ausführungsprinzip der Erfindung, das als Reihenschaltung bezeichnet werden kann, sind die beiden Freiläufe am Außenumfang der durchgehenden Hauptwelle axial zueinander benachbart angeordnet.
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Bei einer zusätzlich platzsparenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung mit Radialkolbenpumpen sind die Freiläufe radial innerhalb der Exzenter angeordnet. Besonders platzsparend ist es, wenn die Freiläufe in den Exzentern aufgenommen sind.
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Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen
- 1 die erfindungsgemäße Pumpenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsprinzip in einer schematischen Darstellung,
- 2 die erfindungsgemäße Pumpenanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsprinzip in einer schematischen Darstellung,
- 3 ein konkretes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Ausführungsprinzip in einer perspektivischen Darstellung, und
- 4 ein konkretes Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Ausführungsprinzip in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Pumpenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsprinzip, das als Parallelschaltung bezeichnet werden kann, in einer schematischen Darstellung. Ein als Elektromotor ausgebildeter Antriebsmotor 1 treibt über eine Hauptwelle 2 ein zentrales Primärzahnrad 2a an. Dieses nimmt an einander gegenüber liegenden Seiten jeweils ein Sekundärzahnrad 3a, 5a mit. Jedes Sekundärzahnrad 3a, 5a ist an einen Freilauf 3, 5 gekoppelt. Jeder Freilauf 3, 5 ist an eine Pumpe 4, 6 gekoppelt. Die erste Pumpe 4 fördert aus einer Druckmittelsenke T in eine erste Richtung (in 1 symbolisch nach links), und die zweite Pumpe 6 fördert aus der Druckmittelsenke T in eine zweite Richtung (in 1 symbolisch nach rechts).
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Die beiden Pumpen 4, 6 sind als Einwegpumpe ausgebildet. Das bedeutet, dass die Pumpen 4, 6 jeweils nur zur Förderung in eine Richtung ausgelegt sind, und daher z.B. jeweils nur einen hochdruckfesten Anschluss benötigen.
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1a zeigt, dass bei einer ersten Drehrichtung des Antriebsmotors 1 und der Hauptwelle 2 und der beiden Eingänge der beiden Freiläufe 3, 5 nur der Ausgang des ersten Freilaufs 3 mitgenommen wird, und daher nur die erste Pumpe 4 angetrieben wird. Dabei ruht die zweite Pumpe 6.
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1b zeigt, dass bei einer zweiten Drehrichtung des Antriebsmotors 1 und der Hauptwelle 2 und der beiden Eingänge der beiden Freiläufe 3, 5 nur der Ausgang des zweiten Freilaufs 5 mitgenommen wird, und daher nur die zweite Pumpe 6 angetrieben wird. Dabei ruht die erste Pumpe 4.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Pumpenanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsprinzip, das als Reihenschaltung bezeichnet werden kann, in einer schematischen Darstellung. In der Hauptwelle 2 ist eine Kupplung 7 vorgesehen. Wenn die Kupplung 7 geschlossen ist, treibt die Hauptwelle 2 direkt die Eingänge der beiden Freiläufe 3, 5 an.
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Die Hauptwelle 2 ist verzweigt dargestellt, was nur symbolisch zu verstehen ist. Die Leistung des Antriebsmotors 1 kann über die Hauptwelle 2 verzweigt und auf zwei verschieden Pfaden übertragen werden, was beim konkreten Ausführungsbeispiel des zweiten Ausführungsprinzips gemäß 4 genauer erläutert wird.
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3 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Ausführungsprinzip in einer perspektivischen Darstellung. Das zentrale Primärzahnrad 2a nimmt an einander gegenüber liegenden Seiten jeweils das Sekundärzahnrad 3a, 5a mit. Jedes Sekundärzahnrad 3a, 5a ist an einen Freilauf 3, 5 gekoppelt. Die Freiläufe 3, 5 sind platzsparend in den Sekundärzahnrädern 3a, 5a aufgenommen.
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Jeder Freilauf 3, 5 ist an eine Pumpe 4, 6 gekoppelt. Die beiden Pumpen 4, 6 sind als Radialkolbenpumpen ausgebildet, die jeweils einen Exzenter 8 und zwei einander gegenüber liegende Zylinder-Kolben-Einheiten 9 haben.
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4 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Ausführungsprinzip in einer perspektivischen Darstellung. Am Außenumfang der vergleichsweise langen durchgehenden Hauptwelle 2 sind axial beanstandet und direkt zueinander benachbart die beiden Freiläufe 3, 5 angeordnet. Am Ausgang und dabei direkt am Außenumfang jedes Freilaufs 3, 5 ist platzsparend der jeweilige Exzenter 8 angeordnet. Damit sind auch die beiden Exzenter 8 axial beanstandet und direkt zueinander benachbart. Die beiden Exzenter 8 sind um 180 Grad zueinander um die Hauptwelle 2 verdreht. Die beiden Freiläufe 3, 5 sind baugleich und zueinander gespiegelt verbaut.
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Selbstverständlich können am Außenumfang jedes Exzenters 8 auch mehr als zwei Zylinder-Kolben-Einheiten 8 vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilt werden.
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Abweichend von der beschriebenen Gruppierung des jeweiligen Exzenters 8 mit zwei (oder mehr) Zylinder-Kolben-Einheiten 9 zu einer Radialkolbenpumpe 4, 6 kann auch jede einzelne Zylinder-Kolben-Einheit 8 als eigene Radialkolbenpumpe betrachtet werden. Dann haben bei den gezeigten Ausführungsbeispielen gemäß den 3 und 4 jeweils zwei (oder mehr) Radialkolbenpumpen einen gemeinsamen Exzenter 8.
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Offenbart ist eine hydrostatische Pumpenanordnung, die eine von einem bidirektionale Antriebsmotor 1 angetriebene Hauptwelle 2 hat, deren Drehleistung entweder über einen ersten Freilauf 3 an mindestens eine erste hydrostatische Pumpe 4 oder bei einem Drehrichtungswechsel über einen zweiten Freilauf 5 an mindestens eine zweite hydrostatische Pumpe 6 übertragbar ist. Damit ist es vorrichtungstechnisch einfach möglich, die Pumpen 4, 6 jeweils nur für eine Förderrichtung auszulegen und zu optimieren. Die Pumpen 4, 6 können baugleich oder unterschiedlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmotor
- 2
- Hauptwelle
- 2a
- Primärzahnrad
- 3
- erster Freilauf
- 3a
- erstes Sekundärzahnrad
- 4
- erste Pumpe
- 5
- erster Freilauf
- 5a
- zweites Sekundärzahnrad
- 6
- zweites Pumpe
- 7
- Kupplung
- 8
- Exzenter
- 9
- Zylinder-Kolben-Einheit
- T
- Druckmittelsenke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0111185 A1 [0002]
