DE10322501A1

DE10322501A1 - Drehkolbenpumpe

Info

Publication number: DE10322501A1
Application number: DE2003122501
Authority: DE
Inventors: Peter Schnabl; Paul Schnabl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-09

Abstract

Bei einer Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse (10), einem Ringkolben (18) in Form eines Rohrabschnittes, der mit einer in dem Gehäuse (10) drehbaren Welle (22) drehfest verbunden und in einem zu der Welle (22) koaxialen Ringraum (34) drehbar und axial verschiebbar geführt ist, wobei die einander zugekehrten axialen Endflächen (24, 26) des Ringraumes (34) und des Ringkolbens (18) als Wellenflächen mit achsparalleler Amplitude und mindestens einem Wellenberg und einem Wellental ausgebildet sind und einen Arbeitsraum zwischen sich begrenzen, und mit jeweils einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, die in dem Gehäuse (10) so ausgebildet sind, daß die ringraumseitige Einlaß- bzw. Auslaßöffnung in einer den Arbeitsraum begrenzenden Ringraummantelfläche liegen, wobei in der Wellenfläche (24) des Ringkolbens im Bereich des Scheitelpunktes mindestens eines Wellenberges ein über die Wellenfläche hinausragender Wälzkörper (44) mit radial zur Kolbenachse gerichteter Drehachse gelagert ist und wobei die Kontur der Endflächen (26) des Ringraumes so gewählt ist, daß in einer Abwicklung betrachtet, der Lagermittelpunkt des Wälzkörpers (44) auf einer Kurve läuft, die zumindest auf einem Teil ihrer Länge durch die Funktion y = a È cos x gegeben ist, und der Berührpunkt zwischen Ringkolben (18) und Endfläche (26) des Ringraumes (34) während einer Kolbenumdrehung stets auf dem Wälzkörperumfang liegt, ist der Wälzkörper (44) in einem Gleitlager frei drehbar gelagert, dessen Lagerfläche (46) den ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse, einem Ringkolben in Form eines Rohrabschnittes, der mit einer in dem Gehäuse drehbaren Welle drehfest verbunden und in einem zu der Welle koaxialen Ringraum des Gehäuses drehbar und axial verschiebbar geführt ist, wobei die einander zugekehrten axialen Endflächen des Ringraumes und des Ringkolbens als Wellenflächen mit achsparalleler Amplitude und mit mindestens einem Wellenberg und einem Wellental ausgebildet sind und einen Arbeitsraum zwischen sich begrenzen, und mit jeweils mindestens einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, die in dem Gehäuse so ausgebildet sind, daß die ringraumseitige Einlaß- bzw. Auslaßöffnung in einer den Arbeitsraum begrenzenden Ringraummantelfläche liegen.

Eine Drehkolbenpumpe dieser Art ist bereits aus der DE 199 53 168 A1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Lösung gleitet der Ringkolben mit seiner axialen Endfläche auf der ihr jeweils zugekehrten Endfläche des Ringraumes. Die Kolbenkraft wird dabei in jeder Winkelposition durch linearen Kontakt zwischen Kolben (Rotor) und der axialen Endfläche des Ringraumes (Stator) übertragen. Die Druckbeanspruchung infolge Hertzscher Pressung ist dabei entsprechend hoch.

In der nicht vorveröffentlichen DE 101 56 835 wurde zur Verringerung der Materialbeanspruchung bereits vorgeschlagen, daß in der Wellenfläche des Ringkolbens im Bereich des Scheitelpunktes mindestens eines Wellenberges ein über die Wellenfläche hinausragender Wälzkörper mit radial zur Kolbenachse gerichteter Drehachse gelagert ist und daß die Kontur der Endfläche des Ringraumes so gewählt ist, daß – in einer Abwicklung betrachtet – der Lagermittelpunkt des Wälzkörpers auf einer durch die Funktion y = a·cosxgegebenen Kurve läuft und der Berührpunkt zwischen Ringkolben und Endfläche des Ringraumes während einer Kolbenumdrehung stets auf dem Wälzkörperumfang liegt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 18 16 777 ist auch bereits eine Schubkolbenpumpe oder ein Schubkolbenmotor bekannt, der einen ähnlichen Aufbau wie die vorstehend beschriebene Drehkolbenpumpe hat und bei der ein kolbenartiges Organ, das mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist, sich axial zwischen zwei jeweils mit einer sinusförmigen Wellenfläche ausgebildeten Endstücken bewegt. Dabei sind in den Wellenbergen der Wellenflächen des kolbenartigen Organs Rollen um feste radial gerichtete Achsen drehbar gelagert, die auf den Wellenflächen oder Endflächen der Endstücke ablaufen. Eine ähnliche Anordnung zeigt die US-Patentschrift 2,896,590.

Aus der Schweizer Patentschrift 623631 schließlich ist eine Drehkolbenmaschine bekannt mit einem Gehäuse, in dem ein mit einer Antriebswelle drehfest verbundener Rotor umläuft, dessen axiale Endflächen als sinuswellenförmige Nockenbahnen ausgebildet sind, welche eine Mehrzahl von in dem Gehäuse achsparallel verschiebbar gelagerte Kolben steuern. In dem dem Rotor zugewandten Ende jedes Kolbens ist eine Rolle gelagert, die auf der sinuswellenförmige Nockenbahn abläuft.

In allen vorbekannten Beispielen sind die Rollen um eine feste Achse drehbar gelagert. Die Achsen müssen dabei relativ hohe Kräfte aufnehmen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Materialbeanspruchung in dem Wälzkörperlager zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der jeweilige Wälzkörper in einem Gleitlager frei drehbar gelagert ist, dessen Lagerfläche den Wälzkörper auf einem Teil seiner Rotationsumfangsfläche umschließt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Wälzkörperlagers verteilt sich die Kolbenkraft auf eine größere Lagerfläche, so daß der Flächendruck und damit auch die Materialbeanspruchung wesentlich reduziert wird.

Der Wälzkörper kann eine zylindrische Rolle oder auch eine kegelstumpfförmige Rolle sein, deren durchmessergrößeres Ende radial nach außen weist. Vorzugsweise ist das Gleitlager radial nach außen durch eine zur Drehachse des Wälzkörpers senkrechte Anlagefläche für den Wälzkörper begrenzt. Andernfalls würden die Rollen durch die nach radial außen wirkenden Fliehkräfte gegen die den Ringraum begrenzende Fläche gepreßt, so daß sie punktuell an der Zylinderfläche anliegen würden. Dadurch würden die Rollen abgebremst.

Der Wälzkörper kann auch eine Kugel sein, die in eine kugelschalenförmige Lagerfläche eingesetzt ist. Vorzugsweise ist in der Endfläche des Ringraumes dabei eine Kugellaufrille mit kreisbogenförmigem Querschnitt ausgebildet, so daß die Kugel eine definierte Laufbahn an der Endfläche hat.

Das Lagerspiel zwischen dem Wälzkörper und dem Ringkolben richtet sich nach dem jeweiligen Einsatzgebiet der Drehkolbenpumpe, z.B. nach der Viskosität des Hydraulikmediums, nach der Umfangsgeschwindigkeit des Wälzkörpers u.s.w. So ist beispielsweise bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Wälzkörpers und niedriger Viskosität des Hydraulikmediums ein relativ enges Lagerspiel vorzusehen. Durch eine optimale Abstimmung der Parameter wird eine möglichst niedrige Materialbeanspruchung erreicht. Ziel ist es, durch geeignete Parameterwahl (Umfangsgeschwindigkeit des Wälzkörpers als Funktion der Pumpendrehzahl und des Teilkreises, Lagerspaltmaß als Funktion der Wälzkörperumfangsgeschwindigkeit und der Viskosität), im Betriebszustand ein „hydrodynamisches Polster" im Lagerspalt zwischen dem Ringkolben und dem Wälzkörper aufzubauen, um so den Reibungskoeffizienten und damit den Verschleiß möglichst niedrig zu halten bzw. den hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Um dieses Ziel zu erreichen, muß auch während des Betriebes der Drehkolbenpumpe gewährleistet sein, daß sich die Wälzkörper jederzeit drehen, d.h., daß sie sich an der Statorendfläche abwälzen und in der Lagerschale des jeweiligen Gleitlagers gleiten. Wenn alle Teile aus dem gleichen Material bestehen (gleicher Reibungskoeffizient an allen Lagerpunkten) und die Druckkräfte nach allen Richtungen identisch sind, stellt sich für den Kontakt zwischen dem jeweiligen Wälzkörper und der Statorendfläche die gleiche Reibkraft ein wie für den Kontakt zwischen dem Wälzkörper und der Lagerfläche. Die Folge ist eine nicht definierte Situation, bei der rechnerisch betrachtet sich die Wälzkörper drehen oder nicht. Damit sich der Wälzkörper auf jeden Fall dreht, ist erfindungsgemäß die Materialpaarung zwischen der Umfangsfläche des Wälzkörpers und der Lagerfläche des Gleitlagers einerseits und zwischen der Umfangsfläche des Wälzkörpers und der Endfläche des Ringraumes andererseits so gewählt, daß die Reibung zwischen der Lagerfläche und dem Wälzkörper geringer als die Reibung zwischen Letzterem und der Endfläche des Ringraumes ist. Eine andere Möglichkeit, eine Drehung der Wälzkörper und damit eine Rollreibung sicherzustellen, besteht darin, dafür zu sorgen, daß die zwischen der Lagerfläche des Gleitlagers und dem Wälzkörper wirkende Normalkraft geringer als die zwischen dem Wälzkörper und der Endfläche des Ringraumes wirkende Normalkraft ist.

Um bei Betriebszuständen, in denen im Gleitlager Festkörperreibung bzw. Mischreibung vorliegt, z.B. bei hohem Druck und niedriger Drehzahl, ist bei einer Drehkolbenpumpe mit einem Ringkolben, der als Doppelkolben ausgebildet ist und an jedem axialen Ende eine Wellenfläche hat, jedes Gleitlager an einer der Wellenflächen des Doppelkolbens über einen Verbindungskanal mit dem durch die andere Wellenfläche des Doppelkolbens begrenzten Arbeitsraum verbunden. Steht der Arbeitsraum auf der einen Seite des Doppelkolbens unter Druck, so wird die auf den Doppelkolben wirkende Kraft von der Lagerung des gegenüberliegenden Arbeitsraumes (der sich im Saugtakt befindet) aufgenommen. Über den Verbindungskanal wird mit dem Betrag des hydraulischen Druckes die auf die Lagerfläche des Gleitlagers wirkende Flächenpressung reduziert.

Zur Verringerung der auf die Lagerfläche des Gleitlagers wirkenden Normalkraft wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung vorgeschlagen, daß in einem an die Lagerfläche des Gleitlagers angrenzenden ersten Abschnitt des Verbindungskanals ein hohlzylindrischer, beidendig offener Lagerkolben eingesetzt ist, der parallel zur Ringkolbenachse verschiebbar ist, mit einem einen axialen Ende dicht abschließend an der Umfangsfläche des Wälzkörpers anliegt und einen an den Wälzkörper angrenzenden Druckraum umschließt, der über ein in einem zweiten Abschnitt des Verbindungskanals eingesetztes Rückschlagventil mit dem Arbeitsraum am anderen Ringkolbenende in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil einen Fluidstrom zu dem Druckraum hin durchläßt. Dabei begrenzt das dem Wälzkörper ferne axiale Ende des Lagerkolbens zusammen mit einer achsnormalen Ringschulter des Verbindungskanals einen gegenüber dem Druckraum dicht abgeschlossenem Ringraum, der über eine Lüftungsbohrung mit dem Gleitlager verbunden ist. Ein geringer Überdruck auf der Seite des Einlaßendes des Verbindungskanales reicht aus, um durch das Rückschlagventil den Druckraum mit Medium zu füllen. Sobald dieser komplett befüllt ist, wird der Wälzkörper mit dem Lagerkolben aus dem Verbindungskanal herausgedrückt, so daß er den Wälzkörper von der Lagerfläche des Gleitlagers abhebt. Damit der Lagerkolben immer in Kontakt mit dem Wälzkörper steht, ist es u.U. vorteilhaft, in dem Ringraum ein Vorspannelement vorzusehen, mit dem der Lagerkolben gegen den Wälzkörper vorgespannt wird. Über die Lüftungsbohrung ist sichergestellt, daß sich der Ringraum jederzeit auf dem gleichen Druckniveau befindet, wie der auf der Seite des Gleitlagers liegende Arbeitsraum. Die durch den Systemdruck innerhalb der Drehkolbenpumpe wirkende Kraft versucht, den Wälzkörper in Kontakt mit der Gleitlagerfläche zu bringen. Dies wird durch den Druckraum unterhalb des Wälzkörpers verhindert, der nach allen Seiten abgedichtet ist. Da die Auflagefläche des hohlzylindrischen Lagerkolbens an der Umfangsfläche des Wälzkörpers relativ klein ist, verringert sich auch die Reibleistung in hohem Maße, da der restliche Traganteil innerhalb der Auflagefläche vom Hydraulikmedium im Druckraum übernommen wird. Der Reibungskoeffizient zwischen dem Wälzkörper und dem Hydraulikmedium geht gegen „0". Von der niedrigen Reibleistung in der Lagerschale profitiert auch der Abwälzvorgang des Wälzkörpers an der Statorkontur, d.h. die mechanische Beanspruchung der Lagerung sinkt und die Haltbarkeit und der hydraulisch mechanische Wirkungsgrad des Gesamtsystems werden verbessert.

Vorzugsweise ist der Lagerkolben zweiteilig aufgebaut mit einem rohrförmigen Mantel aus Stahl und einer in diesen eingepressten Kunststoffhülse, an deren dem Wälzkörper zugewandten Ende eine zur Anlage an der Umfangsfläche des Wälzkörpers bestimmte Dichtfläche ausgebildet ist.

Der Ringkolben ist zweckmäßigerweise gegenüber der Antriebswelle axial verschiebbar. Die drehfeste Kopplung mit der Antriebswelle kann in diesem Falle in an sich bekannter Weise über Kugeln erfolgen, die in achsparallelen Kugellaufbahnen geführt sind, die jeweils einen in der Außenumfangsfläche der Welle und einen in der Innenumfangsfläche des Ringkolbens ausgebildeten Bahnabschnitt umfassen.

Die Welle kann einen Wellenschaft und einen gegenüber diesem durchmessergrößeren Wellenkopf haben, an dessen Umfangsfläche die wellenseitigen Bahnabschnitte ausgebildet sind. Im Sinne eines möglichst kompakten Aufbaus der Drehkolbenpumpe ist es zweckmäßig, wenn die axiale Abmessung des Kopfes den maximalen Abstand der in einer Kugellaufbahn vorhandenen Kugeln zuzüglich des halben Hubweges des Ringkolbens ist. Ferner ist vorzugsweise die axiale Mindestlänge eines kolbenseitigen Bahnabschnittes gleich der Summe der Durchmesser der in einer Kugellaufbahn vorhandenen Kugeln zuzüglich des halben Hubweges des Ringkolbens gewählt. Um einerseits eine problemlose Montage der Kugelkupplung zu ermöglichen, andererseits einen sehr kompakten Aufbau der Drehkolbenpumpe zu erreichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Innendurchmesser des Ringkolbens gleich dem Außendurchmesser des Wellenkopfes, wobei in eine Wellenbohrung des Gehäuses eine einen axialen Anschlag für die Kugeln bildende erste Hülse eingesetzt ist, deren Außenumfangsfläche einen ersten inneren Abschnitt der Begrenzungsfläche des Ringraumes bildet, und wobei der Wellenschaft von einer zweiten Hülse umgeben ist, deren Außenumfangsfläche einen zweiten Abschnitt der inneren Begrenzungsfläche des Ringraumes bildet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die die jeweilige Endfläche des Ringraumes bildende Wellenfläche im Bereich der höchsten Punkte der Wellenberge und der tiefsten Punkte der Wellentäler abgeflacht. Dadurch führt der Ringkolben in einem um den oberen und den unteren Totpunkt liegenden Bereich keine axiale Bewegung aus. Dies erleichtert die Steuerung der Ein- und Auslaßöffnungen in der Weise, daß der Einlaß vollständig geschlossen ist, bevor der Auslaß geöffnet wird und umgekehrt, ohne daß Druckspitzen auftreten, weil beide Öffnungen gleichzeitig geschlossen sind. Der abgeflachte Bereich kann sich beispielsweise über einen Drehwinkel von 7,5° beiderseits des höchsten und tiefsten Punktes der Wellenfläche erstrecken, wobei dieser Wert nur beispielhaft zu verstehen ist und je nach Bedarf kleiner oder größer sein kann.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer wellenförmigen Endfläche des Ringraumes in einer Drehkolbenpumpe der vorstehend beschriebenen Art. Dabei wird das Gehäuse um die Achse des Ringraumes gedreht und ein spanabhebendes rotierendes Werkzeug verwendet, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des oder der Wälzkörper ist. Die Rotationsachse des Werkzeuges ist senkrecht zur Drehachse des Gehäuses gerichtet und das Werkzeug wird in Richtung der Drehachse des Gehäuses nach der Gleichung y = A·cos(B·x) – Azugestellt, wobei y den Stellweg in Richtung der Drehachse des Gehäuses, A den halben Hub des Ringkolbens, B die Anzahl von Wellenbergen und Wellentälern der zu erzeugenden Wellenfläche auf 360° und x den Drehwinkel bezeichnen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
1 einen teilweise schematischen die Achse enthaltenden Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindundungsgemäßen Drehkolbenpumpe,
2 einen achsnormalen Schnitt durch die Drehkolbenpumpe entlang Linie II-II in 1,
3 eine teilweise schematische Draufsicht auf den Ringkolben der Drehkolbenpumpe gemäß 1 mit kugelförmigen Wälzkörpern,
4 einen die Achse enthaltenden Schnitt durch einen Ringkolben allein mit zylindrischen Wälzkörpern,
5 eine Draufsicht auf den Ringkolben gemäß 4,
6 eine der 4 entsprechende Darstellung eines Ringkolbens, bei dem die Wälzkörper von Kegelrollen gebildet sind,
7 eine teilweise schematische Draufsicht auf den Ringkolben gemäß 6,
8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Ringkolbens mit zylindrischen Rollen, wobei auf die Darstellung der wellenförmigen Endflächen des Kolbens verzichtet wurde,
9 eine Draufsicht auf den in 8 dargestellten Ringkolben,
10 eine isometrische Darstellung des in der 8 dargstellten Ringkolbens,
11 einen vergrößerten Schnitt durch den in 8 dargestellten Ringkolben entlang der Linie XI-XI,
12 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Form der Kontur der Wellenfläche des Ringkolbens und des zugehörigen Ringraumes für zylindrische Rollen als Wälzkörper,
13 einen schematischen Teilschnitt durch ein Endstück des Gehäuses oder Stators mit der Endfläche und einem Werkzeug zu ihrer Herstellung,
14 und 15 den 12 bzw. 13 entsprechende Darstellungen für kugelförmige Wälzkörper und
16 ein Diagramm zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die in 1 schematisch im Schnitt dargestellte Drehkolbenpumpe umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 10, dessen zylindrische Bohrung 12 jeweils durch ein Endstück 14 bzw. 16 verschlossen ist. In dem zwischen den Endstücken 14 und 16 eingeschlossenen Raum ist ein rohrförmiger Ringkolben 18 gelagert, der über ein Linearlager 20 drehfest aber axial verschiebbar mit einer Welle 22 verbunden ist, die koaxial zu dem zylindrischen Gehäuse 10 das Endstück 16 durchsetzt. Der Ringkolben 18 hat an seinen axialen Enden jeweils eine Wellenfläche 24 (3), die jeweils einer an dem jeweiligen Endstück 14 bzw. 16 ausgebildeten Wellenfläche 26 zugewandt ist. Die Lage der Einlaßöffnungen 25 und der Auslaßöffnungen 27 im Gehäuse 10 ist in den 1 und 2 zu erkennen. Die soweit beschriebene Drehkolbenpumpe ist im Prinzip aus der DE 199 53 168 A1 bekannt. Zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Drehkolbenpumpe wird auf diese Druckschrift verwiesen.
Die Welle 22 hat einen Schaft 28 und einen gegenüber diesem durchmessergrößeren Kopf 30. Der Schaft der Welle 22 ist in einer ersten Hülse 32 gelagert, die in das Endstück 16 eingesetzt ist und einen Abschnitt der inneren Begrenzungswand des den Ringkolben 18 aufnehmenden Ringraumes 34 bildet. In das obere Endstück 14 ist eine zweite Hülse 36 eingesetzt, welche einen weiteren Abschnitt der inneren Begrenzungswand des Ringraumes 34 bildet. Die beiden Hülse 32 und 36 haben einen identischen Außendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des Ringkolbens 18 ist.
Die drehfeste Verbindung zwischen der Welle 22 und dem Ringkolben 18 erfolgt über Kopplungskugeln 38, die in achsparallelen Kugellaufbahnen angeordnet sind. Jede dieser Kugellaufbahnen besteht aus einer Nut 40, die in der Innenumfangsfläche des Ringkolbens 18 ausgebildet ist und einer Nut 42, die am Außenumfang des Wellenkopfes 30 ausgebildet ist. Die Höhe des Wellenkopfes und damit die Länge der Nuten 42 entspricht dem maximalen Abstand der Mittelpunkte der Kopplungskugeln 38 zuzüglich des Weges, den die Kopplungskugeln 38 beim Hub des Ringkolbens 18 zurücklegen. Dieser Weg ist gleich dem halben Hub des Ringkolbens 18. Die Mindesthöhe der Nuten 40 in der Innenumfangsfläche des Ringskolbens 18 entspricht der Gesamthöhe der Kopplungskugeln zuzüglich des halben Hubweges. Die beiden Hülsen 32 und 36 bilden den Endanschlag für die Kopplungskugeln.
Im Gegensatz zu der aus der DE 199 53 168 A1 bekannten Lösung gleiten bei der Drehkolbenpumpe gemäß 1 nicht die Wellenflächen 24 und 26 direkt aufeinander. In der Wellenfläche des Ringkolbens 18 ist im Bereich des Scheitelpunktes jedes Wellenberges ein über die Wellenfläche hinausragender Wälzkörper angeordnet, der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 von einer Kugel 44 gebildet ist, die in einer halbkugelförmigen Lagerschale 46 gelagert ist, die in dem Ringkolben 18 ausgebildet ist. Die Kugeln 44 laufen in einer rillenförmigen Kugellaufbahn 48, die in der den Kugeln jeweils gegenüberliegenden Endfläche 26 des Endstücks 14 bzw. 16 ausgebildet ist.
Die an dem einen axialen Ende des Ringkolbens gelegenen Lagerflächen 46 für die Kugeln 44 sind über jeweils einen achsparallelen Verbindungskanal 50 mit einer Steuertasche 52 am entgegengesetzten axialen Ende des Ringkolbens 18 verbunden und stehen über diese Steuertasche 52 mit dem jeweiligen Arbeitsraum an diesem Ende des Ringkolbens 18 in Verbindung. Steht dieser Arbeitraum unter Druck, so muß im Prinzip die auf dem Ringkolben 18 wirkende Kraft von den Lagern am entgegengesetzten Ende des Ringkolbens aufgenommen werden. Über den Verbindungskanal 50 wird mit dem Betrag des hydraulischen Druckes die Flächenpressung auf die Lagerschale 46 des jeweiligen Gleitlagers reduziert. Damit wird die Reibung zwischen den Kugeln 44 und ihren Lagerschalen 46 vermindert, wodurch sich nicht nur der Verschleiß verringert, sondern auch der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht.
Ein weiterer Effekt der Verbindungskanäle 50 liegt darin, daß die Verminderung der Reibung zwischen den Kugeln 44 und ihren Lagerschalen 46 sicherstellt, daß die Kugeln auf den Kugellaufbahnen 48 abrollen und nicht gleiten oder schleifen.
Die Verringerung der Reibung zwischen den Kugeln 44 und ihren Lagerschalen 46 kann auch durch die Wahl geeigneter Materialien erreicht werden. Da sich die Kugeln 44 auf den Endstücken 14, 16 abwälzen sollen, bietet sich als Material für die Endstücke 14, 16 ein Standardwälzlagerwerkstoff wie 100Cr6 an. Die Flächenpressung in der Lagerschale 46 ist wegen der vergleichsweise großen Fläche relativ niedrig, so daß hier der Einsatz von Lagerbronze oder sogar Kunststoff denkbar ist, wenn sich der Systemdruck innerhalb der Drehkolbenpumpe auf relativ niedrigem Niveau befindet, bei dem die zulässige Flächenpressung nicht überschritten wird.
Bei einem höheren Systemdruck müßten die relevanten Komponenten auch eine entsprechend hohe Druckfestigkeit besitzen. Für solche Fälle können die Endstücke 14, 16 beispielsweise aus hochwertigem Druckstickstoff-legiertem Stahl wie Cronidur 30 (Werkstoff-Nr.: 1.4108) oder X 40 CrMoVn 16 2 (Werkstoff-Nr.: 1.4123) bestehen. Für die Kugeln kann statt des Standardwälzlagerwerkstoffes 100Cr6 Keramik (z.B. Siliciumnitrid) verwendet werden. Die Lagerschalen des Ringkolbens können aus hochfestem Stahl mit hoher Härte hergestellt werden. Um bei dieser Kombination gute Laufeigenschaften in der Lagerschale zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Lagerschalen zusätzlich mit einer DLC (Diamond Like Carbon)-Schicht auf PVD- oder CVD-Basis zu versehen. Diese Schichten zeichnen sich durch hohe Härte (ca. 2000 bis 3000 HV), niedrigen Reibungskoeffizienten und hohe Verschleißfestigkeit aus.
Die 4 bis 6 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele von Ringkolben, bei denen anstatt der Kugeln 44 zylindrische Rollen (4 und 5) oder Kegelrollen (6, 7) verwendet werden. Alle übrigen Merkmale bleiben die gleichen. Die grundsätzlichen Ausführungen zu der Funktionsweise und den verwendeten Materialien gelten auch für diese Rollen. Die Lagerschalen 54 für die zylindrischen Rollen 56 und die kegelförmigen Lagerschalen 58 für die Kegelrollen 60 sind jeweils an ihrem radialen äußeren Ende durch einen Steg 62 begrenzt, der einen axialen Endanschlag für die jeweilige Rolle 56 bzw. 60 bildet und verhindert, daß die Rollen 56 und 60 durch die Fliegkraft gegen die äußere Begrenzungswand des den Ringkolben 18 aufnehmenden Ringraumes 34 gedrückt werden. Dort würden die Rollen stark abgebremst und würden ihrerseits den Ringkolben 18 bremsen.
Anhand der 8 bis 11 soll nun eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dargstellt werden, die ebenfalls zum Ziel hat, die Laufgegebenheiten zwischen den Wälzkörpern und dem Ringkolben 18 zu verbessern. Während der Verbindungskanal 50 bei der Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 durch eine einfache Bohrung dargstellt wird, ist bei der Ausführungsform gemäß den 8 bis 11 eine komplexere Lösung gewählt. es sei noch einmal betont, daß der Einfachheit halber bei der Darstellung gemäß den 8 bis 11 die Enden des Ringkolbens 18 nicht als Wellenflächen ausgebildet sind. Der Ringkolben 18 ist jedoch im Prinzip genau so ausgebildet wie bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 7 und es werden für die gleichen Teile auch gleiche Bezugszeichen verwendet.
Von der Lagerfläche 54 für die zylindrische Rolle 56 erstreckt sich eine Bohrung 64 zu einer Steuertasche 52. Die Bohrung 64 hat einen ersten durchmessergrößeren Abschnitt 66, an den sich über eine achsnormale Ringschulter 68 ein durchmesserkleinerer Abschnitt 70 anschließt.
In den durchmessergrößeren Abschnitt 66 der Bohrung 64 ist ein allgemein mit 72 bezeichneter Lagerkolben eingesetzt. Dieser besteht aus einem äußeren Stahlmantel 74, in den eine Kunststoffhülse 76 eingepreßt ist. Der untere Rand des Lagerkolbens 72 schließt mit der Ringschulter 68 einen Ringspalt 78 ein, der mit der Lagerfläche 54 durch eine achsparallele Verbindungsbohrung 80 (9) verbunden ist. Die Kunststoffhülle 76 hat eine nach radial innen weisende Dichtlippe 82. Das der Rolle 56 zugewandte Ende des Lagerkolbens 72 ist so geformt, daß der Lagerkolben 72 mit der Dichtlippe 82 dicht abschließend an der Umfangsfläche der Rolle 56 anliegt.
In den zweiten Abschnitt 70 der Bohrung 64 ist ein Einsatz 84 eingeschraubt, der in den Lagerkolben 72 hineinragt und innerhalb desselben zusammen mit der Rolle 56 einen Druckraum 86 begrenzt. Der Einsatz 84 trägt eine Ringdichtung 88, welche den Druckraum 86 nach unten hin abdichtet. Der Einsatz 84 hat ferner einen axialen Kanal 90, der zum Druckraum 86 hin offen ist und zur Steuertasche 52 hin, d.h. nach unten durch eine Ventilkugel 92 verschlossen ist, die durch eine Feder 94 gegen einen in den Einsatz 84 eingeschraubten Ventilsitz 96 gepreßt wird. Der Ventilsitz 96, die Ventilkugel 92 und die Feder 94 bilden zusammen einen Rückschlagventil. Im Prinzip kann auch jede andere Art von Rückschlagventil verwendet werden.
Tritt in die Steuertasche 52, d.h. in dem mit dieser verbundenen Arbeitsraum ein Überdruck auf, wobei bereits ein geringer Überdruck reicht, so wird das Rückschlagventil angehoben und der Druckraum 86 mit dem Druckmedium gefüllt. Sobald der Druckraum vollständig gefüllt ist, wird die Rolle 56 mit dem Lagerkolben 72 nach oben gedrückt. Damit der Lagerkolben 72 immer in Kontakt mit der Rolle 56 steht, ist in dem Ringspalt 78 ein Federelement 98 angeordnet, welches den Lagerkolben 72 gegen die Rolle 56 drückt. Der Ringspalt 78 ist, wie bereits oben gesagt wurde, durch die Verbindungsbohrung 80 mit dem oberhalb des Ringkolbens 18 liegenden Arbeitsraum verbunden. Damit ist sichergestellt, daß sich im Ringspalt 78 jederzeit das gleiche Druckniveau befindet wie in dem oberen Arbeitsraum. Die durch den Systemdruck in der Drehkolbenpumpe wirkende Kraft auf den Ringkolben 18 bewirkt, daß die Rolle 56 einen Lagerspalt zwischen ihr und der Lagerfläche 54 eliminieren würde. Dies wird durch den ringsum abgedichteten Druckraum 86 aber verhindert. Nach unten durch das Rückschlagventil 92, 96, 94, seitlich durch das Dichtelement 88 und nach oben durch den Kontakt des Lagerkolbens 72 mit der Rolle 56 ist der Druckraum 86 vollständig abgedichtet. Dem Kontakt des Lagerkolbens 72 mit der Rolle 56 kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Wie man in der 11 erkennt, liegt der Lagerkolben 72 mit der gesamten Ringfläche seines Endes an der Rolle 56 an. Die Dichtlippe 82 dichtete den Druckraum 86 dabei gegenüber dem oberen Arbeitsraum der Drehkolbenpumpe ab. Dabei wird die Dichtlippe 82 mit der Kraft aus der Differenz von dem im Druckraum 86 herrschenden Druck und dem im Arbeitsraum herrschenden Druck an die Umfangsfläche der Rolle 56 angedrückt. Da die Fläche der Dichtlippe 82 relativ klein ist, verringert sich auch die Reibleistung zwischen der Lagerfläche des Gleitlagers und der Rolle 56 in hohem Maße. Der restliche Traganteil innerhalb der Dichtlippe 82 wird vom Hydraulikmedium übernommen, wobei der Reibungskoeffizient zwischen der Rolle 56 und dem Hydraulikmedium im Druckraum 86 gegen Null geht. Infolge der niedrigen Reibleistung in der Lagerschale sinkt auch die mechanische Beanspruchung der Lagerteile, während die Haltbarkeit der miteinander zusammenwirkenden mechanischen Teile und der hydraulisch mechanische Wirkungsgrad des Gesamtsystems verbessert werden.
In 12 sind die geometrischen Zusammenhänge zwischen dem Ringkolben 18 und den Wellenflächen 26 an den Endstücken (Statoren) 14, 16 bei Verwendung von Zylinderrollen dargestellt. Die Form der Wellen- oder Ablauffläche 26 des Stators ist so auszubilden, daß beim Abwälzen der Rollen 56 auf dieser Wellenfläche der Ringkolben 18 eine harmonische Schwingung ausführt. Dies ist dann der Fall, wenn der Mittelpunkt o der Rollen 56 in der Darstellung der 12 der Funktion einer harmonischen Schwingung (Kurve 29) folgt:
y = sinx bzw. y = cosx
Alle veränderlichen Parameter sind in der Grundgleichung y = A·cos(B·x) – A, erfaßt, wobei A dem Längenwert des halben Gesamthubes des Ringkolbens 18 entspricht und B die Anzahl der Wellentäler und Wellenberge bezeichnet. Für zwei Wellentäler und zwei Wellenberge, wie bei den in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsformen gilt somit B = 2.
Die Herstellung der Wellenfläche 26 läßt sich am einfachsten realisieren, wenn wie in 13 dargestellt, ein spanabhebendes Werkzeug 99 verwendet wird, das exakt den gleichen Durchmesser wie die später verwendeten Rollen hat. Das Endstück 14, 16 dreht sich um seine Mittelachse 100 um x-Grad, wobei das Werkzeug 99 in Richtung der y-Achse nach der Gleichung y = A·cos(B·x) – A zugestellt wird.
Die Wälzkörperkrümmung sollte einen Mindestwert nicht unterschreiten. Dieser Mindestwert ist abhängig vom Kolbenhub (2A), vom Innendurchmesser ⌀i und von B. Je größer der Hub 2A, je kleiner ⌀i und je größer der Wert B ist, desto größer wird der Mindestwert der Krümmung des Wälzkörpers.
Dieser Mindestwert läßt sich folgendermaßen ermitteln: Gegeben sind die konstruktiven Größen Hub 2A, der innerste Durchmesser, an dem die Rollen ablaufen und die Anzahl der Wellenberge und Wellentäler B. Damit ist die Ablauffunktion y = A·cos(B·x) – A für die Bearbeitung gegeben. Jedem Rollkörper-Durchmesser (Werkzeug), der dieser Funktion folgt, ist eine Statorwellenfläche 26 oder Stator-Kontur zugeordnet. Bei kleiner werdendem Wälzkörper-Durchmesser nähert sich die Stator-Kontur immer mehr der Funktion y = A·cos(B·x) – A, bis sie diese für den Grenzwert des Rollkörperdurchmessers = „0" erreicht. Bei dieser Grenzwertbetrachtung ist die Krümmung der Stator-Kontur an den Totpunkten identisch. Bei zunehmendem Wälzkörperdurchmesser ändert sich das Krümmungsverhalten der Stator-Kontur dahingehend, daß die Krümmung bei x = 0 kleiner und bei x z.B. 90° größer wird, unter der Annahme, daß B = 2. Obwohl bei X = 90° die Krümmung der Stator-Kontur größer wird (der Krümmungsradius wird kleiner), ist dies bei der Herstellung problemlos möglich, da durch den das Werkzeug bildenden Rollkörper 99 eine entgegengesetzte Krümmung erzeugt wird, d.h. es treffen zwei konvex gekrümmte Flächen aufeinander. Anders verhält es sich bei der Position x = 0. Die Krümmung der Stator-Kontur wird nicht in dem Maße kleiner wie das bei der Rollkörperkrümmung der Fall ist. Da die Krümmung der Stator-Kontur von radial außen nach radial innen größer wird, sind die kritischen Werte zuerst beim Innendurchmesser ⌀i für x = 0°. Bei zunehmendem Rollkörperdurchmesser ist irgendwann ein Maß erreicht, bei dem die Krümmung am Innendurchmesser bei x = 0° und die Krümmung des Rollkörpers identisch sind. Steigt der Durchmesser des Rollkörpers weiter an, so müßte die Krümmung der Stator-Kontur größer werden als die Krümmung des Rollkörpers. Dies ist jedoch nicht möglich. Als Folge wird die Stetigkeit der Statorfläche beginnend bei x = 0 und am Innendurchmesser aufgebrochen. Wälzt sich eine entsprechende Rolle auf einer derart hergestellten Stator-Kontur ab, so geht beginnend vom besagten Punkt aus der durchgehende Linienkontakt – über die Gesamtrollenlänge betrachtet – verloren. Bei weiter zunehmendem Rollkörperdurchmesser bleibt vorerst der harmonische Bewegungsablauf des Ringkolbens erhalten. Die Größe des unstetigen Flächenanteils um den besagten Punkt herum wird immer größer mit der Konsequenz, daß der lineare Traganteil der Rolle in diesem Bereich immer kleiner wird. Die harmonische Bewegung des Kolbens bleibt solange erhalten bis die Krümmung des Rollkörpers der Krümmung der Stator-Kontur am Außendurchmesser entspricht. Eine entsprechende Rolle würde die Stator-Kontur bei x = 0 nur noch an einem Punkt des Außendurchmessers der Stator-Kontur berühren.
Die Stator-Kontur kann auch mit Werkzeugen hergestellt werden, die vom Durchmesser der Wälzkörper, d.h. der Zylinderrollen abweichen. Dabei kann der Werkzeugdurchmesser beliebig kleiner werden. Bei Werkzeugen, die einen größeren Durchmesser haben als die später eingesetzten Wälzkörper ist darauf zu achten, daß die Krümmung des Werkzeuges größer oder gleich ist als die Krümmung der Stator-Kontur am Punkt x = 0°/⌀i. Ist dies nicht der Fall, so geht die Stetigkeit der Stator-Kontur ausgehend vom Punkt x = 0°/⌀i verloren, wie dies oben erläutert wurde.
Weicht der Werkzeugdurchmesser vom Rollendurchmesser ab, ist die Bahnkurve y = A·cos(B·x) – A entsprechend zu korrigieren, damit eine identische Stator-Kontur erzeugt werden kann, die sich für den gleichen Durchmesser und die Bewegung nach y = A·cos(B·x) – A ergäbe.
Wie oben bereits erläutert wurde, ergibt sich bei festgelegtem Durchmesser des Werkzeug-Rollkörpers eine zugeordnete Stator-Kontur. Eine optimale Kolbenkontur(-Wellenfläche) nach obiger Definition liegt dann vor, wenn an jeder Kolbenposition ein Punkt existiert, an dem die Kolbenkontur beliebig nahe an der Stator-Kontur anliegt, ohne jedoch diese zu erreichen.
Zur konstruktiven Herleitung wird die Stator-Kontur entlang der Funktion y = A· cos(B·x) – A als Kurvenschar angelegt. Die Einhüllende dieser Kurvenschar beschreibt als Grenzkurve die Kolbenkontur. Um zu garantieren, daß der Kontakt zwischen der Rolle und der Stator-Kontur und nicht zwischen dem rotierenden Kolben und der Stator-Kontur stattfindet, wird diese Grenzkurve um ein definiertes Abstandsmaß in y-Richtung verschoben.
Die 14 und 15 zeigen eine Ausführungsform, bei der statt der zylindrischen Wälzkörper oder Rollen Kugeln verwendet werden. Prinzipiell gilt bei dieser Ausführung das gleiche bei der Ausführungsform mit zylindrischen Rollen. Wie in der 15 dargestellt, erfolgt die Herstellung der Stator-Kontur 26 und der Kugellaufrille 48 in einem Arbeitsgang mit einem entsprechend ausgebildeten Werkzeug 102, das in der 15 zu erkennen ist. Genau so können die beiden Konturen, d.h. die eigentliche Wellenfläche 26 und die Kugellaufrille 48 separat hergestellt werden, beispielsweise mit einem Kugelfräser für die Kugellaufrille und mit einem Schaftfräser für die Wellenfläche. Dabei kann die Bearbeitung der Kugellaufrille wie in 15 zu sehen ist, von der Seite her erfolgen oder auch um 90° gedreht in y-Richtung. Die Bearbeitung in y-Richtung hat den Vorteil, daß auf die Rillentiefe keine Rücksicht genommen werden muß. Der Nachteil ist, daß gerade im Bereich der Totpunkte, wo die Bearbeitungsebene senkrecht zur Werkzeugachse steht, die Geschwindigkeit in der Werkzeugsymmetrieachse „0" ist. Das führt dazu, daß die Oberflächenqualität gerade in diesen Bereichen schlechter ist, als bei seitlicher Bearbeitung.
16 dient zur Erläuterung eines abgewandelten Ausführungsbeispieles, bei dem die Endflächen 26' an den Endstücken 14, 16 im Bereich der höchsten Punkte der Wellenberge und der tiefsten Punkte der Wellentäler, die den Umkehrpunkten der Ringkolbenbewegung entsprechen, abgeflacht sind. Im Bereich von 7,5° vor und hinter dem jeweiligen höchsten bzw. tiefsten Punkt verläuft die abgewickelte Endfläche 26' waagerecht, so daß sich die axiale Lage des Ringkolbens nicht ändert. Da der Kolben auf dem verbleibenden Drehwinkel den gleichen axialen Hub zurücklegen muß, verläuft die Abwicklungslinie der Endfläche 26' etwas steiler als die entsprechende Linie der Endfläche 26 bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel. Dasgleiche gilt für die Kurven 29 und 29', welche der Mittelpunkt o des Wälzkörpers 56 zurücklegt. Zwischen den abgeflachten Bereichen wird die Kurve 29' durch folgende Funktion gegeben: y2 = A·cos[(x – Δφ)·(B·π/2/(π/2 – B·Δφ))] – A
Dabei bezeichnet Δφ den Drehwinkel im Bereich der Umkehrpunkte der Kolbenbewegung, über den die Abwicklungslinie 29' horizontal verläuft. In diesem Bereich gilt für 0 ≤ x < Δφ y₂ = 0 und für π/B – Δφ < x ≤ π/B y₂ = 2A.

Claims

Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse (10), einem Ringkolben (18) in Form eines Rohrabschnittes, der mit einer in dem Gehäuse (10) drehbaren Welle (22) drehfest verbunden und in einem zu der Welle (22) koaxialen Ringraum (34) drehbar und axial verschiebbar geführt ist, wobei die einander zugekehrten axialen Endflächen (24, 26) des Ringraumes (34) und des Ringkolbens (18) als Wellenflächen mit achsparalleler Amplitude und mindestens einem Wellenberg und einem Wellental ausgebildet sind und einen Arbeitsraum zwischen sich begrenzen, und mit jeweils einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, die in dem Gehäuse (10) so ausgebildet sind, daß die ringraumseitige Einlaß- bzw. Auslaßöffnung in einer den Arbeitsraum begrenzenden Ringraummantelfläche liegen, wobei in der Wellenfläche (24) des Ringkolbens im Bereich des Scheitelpunktes mindestens eines Wellenberges ein über die Wellenfläche hinausragender Wälzkörper (44, 56, 60) mit radial zur Kolbenachse gerichteter Drehachse gelagert ist und wobei die Kontur der Endflächen (26) des Ringraumes so gewählt ist, daß in einer Abwicklung betrachtet, der Lagermittelpunkt des Wälzkörpers (44, 56, 60) auf einer Kurve läuft, die zumindest auf einem Teil ihrer Länge durch die Funktion y = a·cosx gegeben ist, und der Berührpunkt zwischen Ringkolben (18) und Endfläche (26) des Ringraumes (34) während einer Kolbenumdrehung stets auf dem Wälzkörperumfang liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper (44, 56, 60) in einem Gleitlager frei drehbar gelagert ist, dessen Lagerfläche (46, 54, 58) den Wälzkörper (44, 56, 60) auf einem Teil seiner Rotationsumfangsfläche umschließt.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper eine zylindrische Rolle (56) ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper eine kegelstumpfförmige Rolle (60) ist, deren durchmessergrößeres Ende radial nach außen weist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager radial außen durch eine zur Drehachse des Wälzkörpers (56, 60) senkrechte Anlagefläche (62) für den Wälzkörper (56, 60) begrenzt ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper eine Kugel (44) ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endfläche (26) des Ringraumes (34) eine Kugellaufrille (48) mit kreisbogenförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialpaarung zwischen der Umfangsfläche der Wälzkörper (44, 56, 60) und der Lagerfläche (46, 54, 58) des Gleitlagers einerseits und zwischen der Umfangsfläche des Wälzkörpers (44, 56, 60) und der Endfläche (26) des Ringraumes (34) andererseits so gewählt ist, daß die Reibung zwischen der Lagerfläche und dem Wälzkörper geringer ist als die Reibung zwischen letzterem und der Endfläche des Ringraumes.
Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Lagerfläche (46, 54, 60) des Gleitlagers und dem Wälzkörpers (44, 56, 60) wirkende Normalkraft geringer als die zwischen Wälzkörper (44, 56, 60) und der Endfläche (26) des Ringraumes (34) wirkende Normalkraft ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben 18) als Doppelkolben ausgebildet ist, der an jedem axialen Ende eine Wellenfläche (24) hat, die mit einer entsprechenden Endfläche (26) des Ringraumes (34) einen Arbeitsraum begrenzt, und daß jedes Gleitlager an einer Wellenfläche (24) des Doppelkolbens (18) über einen Verbindungskanal (50) mit dem durch die andere Wellenfläche (24) des Doppelkolbens (18) begrenzten Arbeitsraum verbunden ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an die Lagerfläche (54) des Gleitlagers angrenzenden ersten Abschnitt (66) des Verbindungskanals (64) ein hohlzylindrischer, beidendig offener Lagerkolben (72) eingesetzt ist, der parallel zur Ringkolbenachse verschiebbar ist, mit seinem einen axialen Ende dicht abschließend an der Umfangsfläche des Wälzkörpers (56) anliegt und einen an den Wälzkörper (56) angrenzenden Druckraum (86) umschließt, der über ein in einen zweiten Abschnitt (70) des Verbindungskanals (64) eingesetztes Rückschlagventil (92, 94, 96) mit dem Arbeitsraum am anderen Ringkolbenende in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil einen Fluidstrom zu dem Druckraum (86) hindurch läßt.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil in einem Einsatz (84) ausgebildet ist, der mit dem Ringkolben (18) fest verbunden ist und in den Lagerkolben (72) eingreift und der eine durch einen federbelasteten Ventilkörper (92) verschließbare Verbindungsbohrung hat.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wälzkörper (56) ferne axiale Ende des Lagerkolbens (72) zusammen mit einer achsnormalen Ringschulter (68) des Verbindungskanals (64) einen gegenüber dem Druckraum (86) dicht abgeschlossenen Ringspalt (78) begrenzt, der über eine Lüftungsbohrung (80) mit dem Gleitlager (54) verbunden ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkolben (72) durch ein sich an der Ringschulter (68) abstützendes Federelement (98) gegen den Wälzkörper (56) vorgespannt ist.
Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkolben (72) zweiteilig ausgebildet ist mit einem rohrförmigen Mantel (74) aus Stahl und einer in diesen eingepreßten Kunststoffhülse (76), an deren dem Wälzkörper (56) zugewandten Ende eine zur Anlage an der Umfangsfläche des Wälzkörpers (56) bestimmte Dichtfläche (82) ausgebildet ist.
Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (18) mit seiner Welle (22) über Kugeln (38) drehfest gekoppelt ist, die in achsparallelen Kugellaufbahnen (40, 42) geführt sind, die jeweils eine in der Außenumfangsfläche der Welle (22) und eine in der Innenumfangsfläche des Ringkolbens (18) ausgebildeten Bahnabschnitt (40, 42) umfassen.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) einen Wellenschaft (28) und einen gegenüber diesem durchmessergrößeren Kopf (30) hat, an dessen Umfangsfläche die wellenseitigen Bahnabschnitte (42) ausgebildet sind.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abmessung des Wellenkopfes (30) dem maximalen Abstand der in einer Kugellaufbahn vorhandenen Kugeln (38) zuzüglich des halben Hubweges des Ringkolbens (18) ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Mindestlänge eines kolbenseitigen Bahnabschnittes (40) der Summe der Durchmesser der in einer Kugellaufbahn vorhandenen Kugeln (38) zuzüglich des halben Hubweges des Ringkolbens (18) ist.
Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Ringkolbens (18) gleich dem Außendurchmesser des Wellenkopfes (30) ist, daß in eine Wellenbohrung des Gehäuses (10) eine einen axialen Anschlag für die Kugeln (38) bildende erste Hülse (36) eingesetzt ist, deren Außenumfangsfläche einen ersten Abschnitt der inneren Begrenzungsfläche des Ringraumes (34) bildet, und daß der Wellenschaft (28) von einer weiteren Hülse (32) umgeben ist, deren Außenumfangsfläche einen zweiten Abschnitt der inneren Begrenzungsfläche des Ringraumes (34) bildet.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Endfläche des Ringraumes bildende Wellenfläche (26') im Bereich der höchsten Punkte der Wellenberge und der tiefsten Punkte der Wellentäler abgeflacht ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich der abgeflachte Bereich jeweils über ca. 7,5° des Drehwinkels beiderseits des höchsten und des tiefsten Punktes der Wellenfläche erstreckt.
Verfahren zur Herstellung einer wellenförmigen Endfläche des Ringraumes (34) einer Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) um die Achse des Ringraumes (34) gedreht wird, daß ein spanabhebendes rotierendes Werkzeug verwendet wird, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des Wälzkörpers (44, 56, 60) ist, und dessen Rotationsachse senkrecht zur Drehachse des Gehäuses (10) gerichtet ist und daß das Werkzeug in Richtung der Drehachse des Gehäuses (10) nach der Gleichung y = A·cos(B·x) – A zugestellt wird, wobei y den Stellweg in Richtung der Drehachse des Gehäuses (10, A) den halben Hub des Ringkolbens (18, B) die Anzahl von Wellenbergen und Wellentälern der zu erzeugenden Wellenfläche auf 360° und x den Drehwinkel bezeichnen.