DE10334672B3 - Pendelschiebermaschine - Google Patents

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DE10334672B3 DE2003134672 DE10334672A DE10334672B3 DE 10334672 B3 DE10334672 B3 DE 10334672B3 DE 2003134672 DE2003134672 DE 2003134672 DE 10334672 A DE10334672 A DE 10334672A DE 10334672 B3 DE10334672 B3 DE 10334672B3
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    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/32Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/332Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/336Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the inner member and hinged to the inner member

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pendelschiebermaschine, mit welcher aus einem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment mittels einer exzentrischen Umlaufbewegung die Förderwirkung einer Verdrängerpumpe erzielt oder mit der bei Anliegen eines flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstromes in umgekehrter Weise ein Drehmoment erzeugt werden kann. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine mittels einer exzentrischen Umlaufbewegung arbeitenden Pendelschiebermaschine zu entwickeln, die die Steuerung des Ein- und Auslasses der Arbeitskammern vereinfacht. DOLLAR A In einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse 1 ist ein zylindrischer Arbeitsraum angeordnet, an dessen Mantelfläche sich mindestens fünf über den Umfang verteilt angeordnete Pfannennuten 3 befinden, in denen die Köpfe von Pendelstegen 2 angeordnet sind. Im Gehäuse 1 selbst befindet sich mittig in der Stirnseite des zylindrischen Arbeitsraumes das Lager einer Antriebswelle 6. Auf der in diesem Lager drehbar gelagerten Antriebswelle 6 ist im Bereich des Arbeitsraumes drehfest ein Exzenter 5 angeordnet. Am Umfang dieses Exzenters 5, dem Sitz 7, sind im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Exzenters 5, zueinander um jeweils 180 DEG versetzt, einerseits eine Saugniere 14 und andererseits eine Druckniere 15 ausgespart.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pendelschiebermaschine, mit welcher aus einem an der Antriebswelle der Pendelschiebermaschine anliegenden Drehmoment mittels einer exzentrischen Umlaufbewegung die Förderwirkung einer Verdrängerpumpe erzielt, oder mit der bei Anliegen eines flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstromes an der Pendelschiebermaschine in umgekehrter Weise ein Drehmoment erzeugt werden kann.
  • Im Stand der Technik werden bereits unterschiedliche Bauformen von Verdrängerpumpen mit exzentrischer Umlaufbewegung vorbeschrieben.
  • So beschreibt beispielsweise die DE 561 693 C eine Umlaufpumpe für Flüssigkeitsgetriebe in der Bauform einer Flügelzellenpumpe.
  • Die wesentlichen Nachteile dieser Flügelzellenpumpen bestehen darin, daß diese Bauform der Verdrängerpumpen eine hohe Reibung und einen hohen Verschleiß aufweisen, welcher mit zunehmender Pumpendrehzahl deutlich ansteigt.
  • Die hohe, zwingend erforderliche Reibarbeit hat zwangsläufig ein Absinken des Wirkungsgrades zur Folge.
  • Eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Flügelzellenpumpen ist durch Maßnahmen zur Minimierung der Reibarbeit bedingt möglich, erfordert jedoch stets eine wesentliche Erhöhung der Fertigungskosten.
  • Ein andere Bauformen von Verdrängerpumpen mit exzentrischer Umlaufbewegung wird beispielsweise in der DE 942 314 C vorgeschrieben.
  • Es handelt sich hierbei um eine Drehkolbenpumpe mit einem in einem Zylinder exzentrisch umlaufenden Drehkolben.
  • Diese Bauform erfordert sehr hohe Fertigungs-, Montage- und Instandhaltungskosten.
  • Infolge der an den vielen Gleitstellen zwangsläufig auftretenden Reibung sinkt zudem mit zunehmender Pumpendrehzahl wiederum der Wirkungsgrad.
  • Da die in der DE 942 314 C vorgestellte Pumpenbauform stets einen unsynchronen Lauf zwischen dem gleichmäßig antreibenden Drehkolben und dem vom Drehkolben angetriebenen Zylinder bewirkt, hat diese Bauform zudem zwangsläufig eine starke Pulsation des Förderstromes zur Folge.
  • Insbesondere mit zunehmender Antriebdrehzahl tritt dann infolge der ungünstigen Befüllung des Pumpenraumes dieser Pumpenbauform radialer Unterdruck mit einer daraus resultierenden Kavitation auf.
  • Daher ist auch diese Pumpenbauform einer Verdrängerpumpe mit exzentrischer Umlaufbewegung nur für relativ langsame Antriebsdrehzahlen geeignet.
  • Eine andere Bauform einer Verdrängerpumpe mit exzentrischen Umlaufbewegung wird beispielsweise in der FR 980. 766 , der DE 44 34 430 C2 wie auch in der DE 195 32 703 C1 vorgestellt.
  • Bei diesen Bauformen handelt es sich um Pendelschiebermaschinen mit einem drehbar gelagerten Innenrotor und einem über Pendelmitnehmer angetriebenen, ebenfalls drehbar gelagerten Außenrotor, bei welchen der Förderstrom durch die Variation der Exzentrizität zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor variiert werden kann.
  • Die Pendelmitnehmer sind dabei mit einem Ende schwenkbar im drehbar gelagerten Außenrotor und mit Ihrem anderen Ende gleitend im Innenrotor angeordnet.
  • Der synchrone Lauf zwischen dem exzentrisch laufenden Innenrotor gegenüber dem Außenrotor wird bei diesen Bauformen über das zugelassene Spiel zwischen dem Innenrotor und den in diesem gleitend angeordneten Pendelmitnehmern gewährleistet.
  • Auch bei dieser Bauform treten wiederum hohe Reibungsverluste auf, welche insbesondere auch auf die am drehbar gelagerten Außenring angreifenden, aus der die Drehbewegung erzeugenden hohen „Pendelmitnehmerbelastung" resultierenden Reibmomente zurückzuführen sind.
  • Auch diese Bauform ist für ein hohes Fördervolumen bei erhöhte Drehzahlen nicht geeignet, da zudem bei großer Exzentrizität und hohen Drehzahlen infolge der axialen Befüllung zwangsläufig eine starke Kavitation des Förderstromes auftritt.
  • Aus der CH 257 830 ist eine Pendelschiebermaschine mit einem innerhalb eines ringförmigen Statorteiles auf einer Exzenterwelle mittels eines Wälzlager drehbar gelagerten, ringförmigen Kolben bekannt, bei der zwischen dem Statorteil und dem Kolben acht Schließglieder (Pendelmitnehmer), welche an ihren äußeren Enden mit kreisförmigen Köpfen versehen sind, gleichmäßig über den Umfang derart verteilt angeordnet sind, dass sie mit einem Ende drehbar im Statorteil und mit dem anderen Ende dreh- und verschiebbar in jeweils zugeordneten rillenförmigen Nuten des Kolbens (bzw. umgekehrt) gelagert sind, wobei auch diese Schließglieder bei einem Exzenterumlauf über die gesamte Rillenhöhe verfahren werden. Die axiale Befüllung und Entleerung der zwischen den Schließgliedern (Pendelmitnehmer) angeordneten Kammern wird bei dieser Bauform durch jeweils zwei jeder dieser Kammern zugeordneten Ventile gewährleistet, so dass neben den bereits erläuterten Nachteilen einer axialen Befüllung auch hohe Fertigungs- und Instandhaltungskosten für die Steuerung des Ein- und Einlasses der einzelnen Kammern auftreten.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine mittels einer exzentrischen Umlaufbewegung arbeitende Pendelschiebermaschine zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt und die Steuerung des Ein- und Auslasses der Arbeitskammern vereinfacht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Pendelschiebermaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen vorgestellt.
  • Die sowohl als Motor wie auch als Verdrängerpumpe einsetzbare Pendelschiebermaschine besteht aus einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse, in dem ein zylindrischer Arbeitsraum angeordnet ist, an dessen Mantelfläche sich mindestens fünf über den Umfang verteilt angeordnete Pfannennuten befinden, in denen die Köpfe von Pendelstegen angeordnet sind. Im Gehäuse selbst befindet sich mittig in der Stirnseite des zylindrischen Arbeitsraumes das Lager einer Antriebswelle. Auf der in diesem Lager drehbar gelagerten Antriebswelle ist im Bereich des Arbeitsraumes drehfest ein Exzenter angeordnet.
  • Erfindungsgemäß sind am Umfang des Exzenters, dem Sitz, im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Exzenters, zueinander um jeweils 180° versetzt, einerseits eine Saugniere und andererseits eine Druckniere eingearbeitet. Auf dem Sitz des Exzenters ist ein mit Pendelnuten versehener Druckring drehbar angeordnet. Die Pendelnuten des Druckringes sind in einer bevorzugten Ausführungsform im Kopfbereich mit Abgleitradien versehen.
  • Erfindungswesentlich ist dabei, dass unterhalb der Pendelnuten des Druckringes, im Fußbereich, sowohl zur Saugniere wie auch zur Druckniere hin gerichtete Durchströmöffnungen angeordnet sind. Zwischen den Pendelnuten befinden sich am Druckring Arbeitskammern, die sowohl zur Saugniere wie auch zur Druckniere hin mit Durchlassöffnungen versehen sind. Die in den Pfannennuten des Gehäuses mit ihren Köpfen drehbar gelagerten Pendelstege sind in den Pendelnuten des Druckringes längsverschiebbar derart angeordnet, daß infolge der an den Pendelstegen angeordneten Abgleitkurven ein exakt definierter, beidseitig in den Pendelnuten und entlang der Abgleitradien geführter Lauf der Pendelstege gewährleistet ist. An der „offenen" Stirnseite des Arbeitsraumes ist am Gehäuse ein Gehäusedeckel angeordnet. Arbeitsraumseitig sind in diesen Gehäusedeckel wie auch in die dem Gehäusedeckel gegenüberliegende Stirnseite des Arbeitsraumes des Gehäuses einerseits im Bereich der am Exzenter angeordneten Saugniere eine ringförmige Nut, der Einlassring, und gegenüberliegend an der anderen Stirnseite des Exzenters, im Bereich der Druckniere, der Auslassring angeordnet. Im Gehäusedeckel bzw. im Gehäuse befindet sich darüber hinaus jeweils eine in den Einlassring hineinragende Pumpeneinlassöffnung bzw. eine in den Auslassring hineinragende Pumpenauslassöffnung.
  • Bei jeder Drehbewegung der Antriebswelle mit dem auf dieser drehfest angeordneten Exzenter führt der Druckring infolge des Zusammenwirkens seiner drehbaren exzentrischen Lagerung auf dem Sitz des Exzenters in Verbindung mit der definierten Führung durch die schwenkbar in den Pfannennuten des Gehäuses gelagerten, mit Abgleitkurven versehenen Pendelstege in den mit Abgleitradien versehenen Pendelnuten des Druckringes eine definierte Relativbewegung aus, die die einzelnen Kammervolumen der zwischen den Pendelstegen und den ihnen zugeordneten Pendelnuten angeordneten Arbeitskammern bei jeder Umdrehungen der Welle nacheinander auf ein maximales und unmittelbar daran anschließend auf ein minimales Volumen (bzw. umgekehrt) bringt.
  • Bei Volumenvergrößerung der Arbeitskammern wird die zu fördernde Flüssigkeit über die Pumpeneinlassöffnung, den Einlaßring, die am Exzenter angeordnete Saugniere und die am Druckring angeordneten Durchlaßöffnungen in die Arbeitskammern gesaugt.
  • In Drehrichtung der Antriebswelle, beispielsweise um 180° versetzt, findet gleichzeitig eine Volumenverringerung der Arbeitskammern infolge der exzentrischen Lagerung des Druckrings statt.
  • Dabei wird die Flüssigkeit aus den Arbeitskammern über die am Druckring angeordneten Durchlaßöffnungen, die am Exzenter angeordnete Druckniere und den Auslaßring zur Pumpenauslaßöffnung gefördert.
  • Gleichzeitig führen die Pendelstege Pumpbewegungen in den Pendelnuten des Druckrings aus.
  • Bei Volumenvergrößerung der Arbeitskammern wird der Fuß des Pendelsteges aus der Pendelnut herausgezogen und saugt dabei zu fördernde Flüssigkeit aus der Saugniere über die Durchströmöffnung in den sich vergrößernden Raum der Pendelnut unterhalb des Fußes des Pendelsteges.
  • Bei Volumenverringerung der Arbeitskammern wird auch der Fuß des Pendelsteges in die Pendelnut hinein geschoben und preßt dabei aufgrund der allseitigen Führung des Pendelsteges entlang der Abgleitkurven an den Flanken der Pendelnut bzw. an deren Abgeleitradius die zu fördernde, unterhalb des Fußes des Pendelsteges befindliche Flüssigkeit in die Druckniere.
  • Dadurch wird der aus der kontinuierlichen Befüllung und Entleerung der Arbeitskammern resultierende Fördervorgang durch eine gleichzeitige Befüllung und Entleerung der Pendelnuten unterstützt.
  • Der zu fördernde Volumenstrom kann bei dieser Bauform einer Verdrängerpumpen mittels der Veränderung der Drehzahl der Antriebswelle variiert werden
  • Bei dieser Bauform einer mit Pendelstegen arbeitenden Pendelschiebermaschine entfällt die für den Antrieb des Außenringes über die Pendelstege erforderliche Antriebs- und Reibarbeit vollständig.
  • Gleichzeitig führen der Druckring und die Pendelstege nur Relativbewegungen aus, wodurch nochmals eine weitere Reduzierung der Reibungsverluste im Pumpenbereich erzielt wird, so daß der Wirkungsgrad deutlich erhöht und gleichzeitig auch die Strömungsverluste minimiert werden.
  • Dabei ermöglicht die einfache konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pendelschiebermaschine eine deutliche Reduzierung der Fertigungs-, Montage- und Instandhaltungskosten bei optimierter Steuerung des Ein- und Auslasses der Arbeitskammern.
  • Durch den Exzenterantrieb wird in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung eine gleichförmige Förderbewegung über einen Drehwinkel der Antriebswelle von 360° realisiert, so daß stets ein kontinuierliches Befüllen und Entleeren des gesamten Pumpenvolumens gewährleistet ist.
  • Dadurch wird erreicht, daß die erfindungsgemäßen Lösung sich in allen Drehzahlbereichen durch gute Laufeigenschaften und geringe Reibungsverluste bei minimierter Pulsation und Kavitationsanfälligkeit auszeichnet und auch bei hohen Drehzahlen eine gute Förderwirkung in Verbindung mit einem hohen Fördervolumen ermöglicht.
  • Bei Anliegen eines flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstromes an der Pumpeneinlaß-/Pumpenauslaßöffnung der Pendelschiebermaschine werden all die soeben beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpenbauform in analoger Weise in der Motoranwendung wirksam, so daß mittels der erfindungsgemäßen Lösung bei deren Einsatz als Motor aus einem flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstrom hocheffektiv ein Drehmoment an der Antriebswelle erzeugt werden kann.
  • Vorteilhaft ist auch, daß als Wellen- Nabenverbindung zwischen der Antriebswelle und dem Exzenter auf der Antriebswelle im Bereich des Arbeitsraumes ein Zweiflach angeordnet ist. In der Exzenternabe sind die diesem Zweiflach zugeordneten Mitnehmerflächen angeordnet.
  • Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform die kostengünstige und einfache Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Exzenter.
  • Kennzeichnend ist weiterhin, daß der Exzenter fester Bestandteil der Antriebswelle sein kann.
  • Ein solcher beispielsweise direkt an die Antriebswelle angeformter Exzenter ist insbesondere bei größeren Stückzahlen vorteilhaft, da er ab bestimmten Fertigungsstückzahlen eine noch kostengünstige Alternative zur vorgenannten Wellen- Nabenverbindung darstellt.
  • Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß im Fußbereich der Pendelnut ein Freistich angeordnet ist, in den der Fußbereich des Pendelsteges im Bereich des unteren Wendepunktes seiner Bahnkurve eintaucht.
  • Dieser Freistich dient zur weiteren Minimierung von Druckspitzen und zur zusätzlichen Vergleichmäßigung des mit den Pendelstegen „geförderten" Volumenförderstromes.
  • Erfindungswesentlich ist, daß die Arbeitskammer im Mittenbereich konkav ausgebildet ist.
  • Dadurch wird sowohl beim Befüllen wie auch beim Entleeren der Arbeitskammern eine zusätzliche Vergleichmäßigung des Volumenförderstromes bewirkt.
  • Kennzeichnend ist weiterhin, daß die Antriebswelle sowohl im Gehäuse wie auch im Gehäusedeckel gelagert sein kann.
  • Derartige Bauformen mit beidseitig des Exzenters gelagerter Antriebswelle werden in Verbindung mit der Masse- und/oder Schwingungsreduzierung der erfindungsgemäßen Pumpenbauform eingesetzt.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
  • Nachfolgend soll nun die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit 4 Figuren näher erläutert werden.
  • Dabei zeigt die
  • 1: die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine in einem Schnitt bei C-C gemäß der 2;
  • 2: die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine in einem Schnitt bei A-A, gemäß der 1, mit der Seitenansicht des Rotorsatzes;
  • 3: die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine in einem Schnitt bei B-B, gemäß der 1 mit der Seitenansicht des Rotorsatzes;
  • 4: die Einzelheit Z der erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine gemäß 2.
  • In der 1 ist die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine schematisch in einem Schnitt bei C-C, gemäß der 2, dargestellt.
  • Die 2 zeigt die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine in einem Schnitt bei A-A, gemäß der 1, mit der Seitenansicht des Rotorsatzes.
  • In der 3 ist die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine in einem Schnitt bei B-B, gemäß der 1, mit der Seitenansicht des Rotorsatzes von der gegenüberliegenden Seite dargestellt.
  • Wie aus 1 in Verbindung mit der 3 ersichtlich, wird von einem zweiteiligen Gehäuse 1 bestehend aus einer Stirnplatte und einer Lochplatte ein zylindrischer Arbeitsraum gebildet, an dessen Mantelfläche sich, wie in der 3 dargestellt, mindestens fünf über den Umfang verteilt angeordnete Pfannennuten 3 in der Lochplatte des Gehäuses 1 befinden in denen die Köpfe von Pendelstegen 2 angeordnet sind.
  • In der Stirnplatte des zweiteiligen Gehäuses 1 befindet sich, wie in der 1 dargestellt, mittig des zylindrischen Arbeitsraumes das Lager einer Antriebswelle 6.
  • Auf der in diesem Lager drehbar gelagerten Antriebswelle 6 ist im Bereich des Arbeitsraumes mittels einer durch ein Zweiflach (in den 2 und 3 dargestellt) gebildeten Wellen- Nabenverbindung drehfest ein Exzenter 5 angeordnet.
  • Am Umfang des Exzenters 5, dem Sitz 7, sind im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Exzenters 5, wie in Verbindung mit den den 1 bis 3 ersichtlich, zueinander um jeweils 180° versetzt, einerseits eine Saugniere 14 und andererseits eine Druckniere 15 eingearbeitet.
  • Auf dem Sitz 7 des Exzenters 5 ist ein mit Pendelnuten 8 versehener Druckring 4 drehbar angeordnet.
  • Am Druckring 4 sind beidseitig unterhalb der Pendelnuten 8, wie aus der 1 ersichtlich, sowohl zur Saugniere 14 wie auch zur Druckniere 15 hin Durchströmöffnungen 13 angeordnet.
  • Zwischen den Pendelnuten 8 befinden sich am Druckring 4 Arbeitskammern 11 die ebenfalls sowohl zur Saugniere 14 wie auch zur Druckniere 15 hin, wie wiederum in der 1 dargestellt, mit Durchlassöffnungen 12 versehen sind. Die 2 und 3 zeigen die in den Pfannennuten 3 des Gehäuses 1 mit ihren Köpfen schwenkbar gelagerten Pendelstege 2.
  • Diese schwenkbar gelagerten Pendelstege 2 sind gleichzeitig in den Pendelnuten 8 des Druckringes 4 längsverschiebbar angeordnet.
  • An der „offenen" Stirnseite des Arbeitsraumes ist, wie aus der 1 ersichtlich, am Gehäuse 1 ein Gehäusedeckel 18 angeordnet.
  • In diesen Gehäusedeckel 18 sind, wie in der 1 dargestellt, arbeitsraumseitig, im Bereich der am Exzenter 5 angeordneten Saugniere 14 eine ringförmige Nut, der Einlassring 16 angeordnet.
  • In der dem Gehäusedeckel 18 gegenüberliegenden Stirnseite des Arbeitsraumes des Gehäuses 1 ist, der gegenüberliegenden Stirnseite des Exzenters 5 im Bereich der Druckniere 15 benachbart, wiederum eine ringförmige Nut, der Auslassring 17, in die Stirnplatte des Gehäuses 1 eingearbeitet.
  • Wie in den 1 (und 2 als „Unsichtbare") dargestellt, befindet sich im Gehäusedeckel 18 eine in den Einlassring 16 hineinragende Pumpeneinlassöffnung 19.
  • Wie darüber hinaus in der 1 (und 3 als „Unsichtbare") dargestellt, befindet sich in der Stirnplatte des zweiteiligen Gehäuse 1 eine in den Auslassring 17 hineinragende Pumpenauslassöffnung 20.
  • Die 4 zeigt die Einzelheit Z der erfindungsgemäßen Pendelschiebermaschine gemäß der 2, Aus dieser Darstellung wird ersichtlich, dass die Pendelnuten 8 des Druckringes 4 im Kopfbereich mit Abgleitradien 10 versehen sind.
  • Im Fußbereich der Pendelnut ist ein Freistich 21 angeordnet.
  • Dieser Freistich 21 dient der Vermeidung von Druckspitzen und zur Vergleichmäßigung des von den Pendelstegen „gepumpten" Volumenförderstromes.
  • Unterhalb des Freistiches 21 sind beidseitig in den Druckring 4 Durchströmöffnungen 13 zum Exzenter 5 hin eingebracht.
  • Die in den Pfannennuten 3 des Gehäuses 1 mit ihren Köpfen drehbar gelagerten Pendelstege 2 sind in den Pendelnuten 8 des Druckringes 4 längsverschiebbar derart angeordnet, dass infolge der an den Pendelstegen 2 angeordneten Abgleitkurven 9 ein exakt definierter, beidseitig in den Pendelnuten 8 und entlang der Abgleitradien 10 geführter Lauf der Pendelstege 2 gewährleistet ist,
  • Der Druckring 4 führt bei jeder Drehbewegung der Antriebswelle 6 mit dem auf dieser drehfest angeordneten Exzenter 5 infolge des Zusammenwirkens der drehbaren exzentrischen Lagerung des Druckringes 4 auf dem Sitz 7 des Exzenters 5 in Verbindung mit der definierten Führung durch die schwenkbar in den Pfannennuten 3 des Gehäuses 1 gelagerten, mit Abgleitkurven 9 versehenen Pendelstege 2 in den mit Abgleitradien 10 versehenen Pendelnuten 8 des Druckringes 4 eine definierte Relativbewegung aus, die die einzelnen Kammervolumen der zwischen den Pendelstegen 2 mit den diesen zugeordneten Pendelnuten 8 angeordneten Arbeitskammern 11 bei jeder Umdrehungen der Welle nacheinander auf ein maximales und unmittelbar daran anschließend auf ein minimales Volumen (bzw. umgekehrt) bringt.
  • Bei Volumenvergrößerung der Arbeitskammern 11 wird die zu fördernde Flüssigkeit über die Pumpeneinlassöffnung 19, den Einlaßring 16, die am Exzenter 5 angeordnete Saugniere 14 und die am Druckring 4 angeordneten Durchlaßöffnungen 12 in die Arbeitskammern 11 gesaugt.
  • In Drehrichtung der Antriebswelle 6 um 180° versetzt findet gleichzeitig eine Volumenverringerung der Arbeitskammern 11 infolge der exzentrischen Lagerung des Druckrings 4 statt.
  • Dabei wird dort die Flüssigkeit aus den Arbeitskammern 11 über die am Druckring 4 angeordneten Durchlaßöffnungen 12, die am Exzenter 5 angeordnete Druckniere 15 und den Auslaßring 17 zur Pumpenauslassöffnung 20 gefördert.
  • Gleichzeitig führen die Pendelstege 2 Pumpbewegungen in den Pendelnuten 8 des Druckrings 4 aus.
  • Dabei wird bei Volumenvergrößerung der Arbeitskammern 11 auch gleichzeitig der Fuß des Pendelsteges 2 aus der Pendelnut 8 herausgezogen und saugt dabei zu fördernde Flüssigkeit aus der Saugniere 14 über die Durchströmöffnung 13 in den sich vergrößernden Raum der Pendelnut 8 unterhalb des Fußes des Pendelsteges 2.
  • Bei Volumenverringerung der Arbeitskammern 11 wird gleichzeitig auch der Fuß des Pendelsteges 2 in die Pendelnut 8 hinein geschoben und preßt dabei aufgrund der allseitigen Führung des Pendelsteges 2 entlang der Abgleitkurven 9 an den Flanken der Pendelnut 8 und an deren Abgeleitradius 10 sowie der Führung der Stirnseiten der Pendelstege 2 an der Stirnplatte des Arbeitsraumes bzw. der Stirnseite des Gehäusedeckels 18 die zu fördernde, unterhalb des Fußes des Pendelsteges 2 befindliche Flüssigkeit in die Druckniere 15.
  • Dadurch wird der aus der kontinuierlichen Befüllung und Entleerung der Arbeitskammern 11 resultierende Fördervorgang durch eine gleichzeitige Befüllung und Entleerung der Pendelnuten 8 überlagert und unterstützt.
  • Der zu fördernde Volumenstrom kann bei der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe mittels der Variationen der Drehzahl der Antriebswelle 6 verändert werden
  • Bei dieser erfindungsgemäßen Bauform einer mit Pendelstegen arbeitenden Pendelschiebermaschine entfällt vollständig die für den Antrieb eines Außenringes mittels Pendelstege erforderliche Antriebs- und Reibarbeit.
  • Der Druckring 4 und die Pendelstege 2 führen bei dieser erfindungsgemäßen Bauform stets nur Relativbewegungen aus wodurch auch eine weitere Reduzierung der Reibungsverluste im Pumpenbereich erzielt wird.
  • Die einfache konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pendelschiebermaschine ermöglicht weiterhin eine deutliche Reduzierung der Fertigungs-, Montage- und Instandhaltungskosten.
  • Durch den Exzenterantrieb wird in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung gleichzeitig eine gleichförmige Förderbewegung über jeweils 360° des Drehwinkels der Antriebswelle 6 realisiert, so daß stets ein kontinuierliches Befüllen und Entleeren des gesamten Pumpenvolumens bewirkt wird.
  • Dadurch wird unter anderem gewährleistet, daß sich die erfindungsgemäßen Lösung in allen Drehzahlbereichen durch gute Laufeigenschaften und geringe Reibungsverluste bei minimierter Pulsation und Kavitationsanfälligkeit auszeichnet und auch bei hohen Drehzahlen eine gute Förderwirkung in Verbindung mit einem hohen Fördervolumen und einem hohem Wirkungsgrad erzielt.
  • Bei Anliegen eines flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstromes an der Pumpeneinlassöffnung 19 der Pendelschiebermaschine werden all die soeben beschriebenen Vorteile der Pumpenbauform in analoger Weise wirksam, so daß mit der erfindungsgemäßen Lösung bei deren Einsatz als Motor hocheffektiv ein Drehmoment an der Antriebswelle 6 erzeugt werden kann.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit gelungen, eine mittels einer exzentrischen Umlaufbewegung arbeitenden Pendelschiebermaschine zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, bei Einsatz als Pumpe, mit einem an der Pendelschiebermaschine anliegenden Drehmoment, selbst bei hohen Drehzahlen eine gute Förderwirkung besitzt, sich in allen Drehzahlbereichen durch geringe Reibungsverluste auszeichnet und gleichzeitig über gute Laufeigenschaften bei geringer Pulsation und Kavitationsanfälligkeit verfügt, dabei die Fertigungs-, Montage- und Instandhaltungskosten deutlich reduziert, gleichzeitig die in der Pendelschiebermaschine auftretende Strömungsverluste minimiert, zudem einen hohen Wirkungsgrad aufweist, und darüber hinaus bei Anliegen eines flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstromes an den Ein-/Auslassöffnungen der Pendelschiebermaschine in umgekehrter Weise mit all den zuvor genannten Vorteilen der Pumpenbauform auch bei Einsatz als Motor zudem hocheffektiv ein Drehmoment zu erzeugen vermag, so daß die erfindungsgemäße Pendelschiebermaschine sowohl als Verdrängerpumpe, aber auch als Hydraulikmotor, oder auch als Pneumatikmotor eingesetzt werden kann.

Claims (7)

  1. Pendelschiebermaschine, mit welcher aus einem an einer Antriebswelle anliegenden Drehmoment mittels einer exzentrischen Umlaufbewegung die Förderwirkung einer Verdrängerpumpe erzielt, oder mit der bei Anliegen eines flüssigen/gasförmigen Fördervolumenstromes an Einlass-/Auslassöffnungen in umgekehrter Weise an der Antriebswelle ein Drehmoment erzeugt werden kann, mit einem in einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse (1) angeordneten zylindrischen Arbeitsraum, an dessen Mantelfläche sich mindestens fünf über den Umfang verteilt angeordnete Pfannennuten (3) befinden, in denen die Köpfe von Pendelstegen (2) angeordnet sind, wobei die in den Pfannennuten (3) des Gehäuses (1) mit ihren Köpfen drehbar gelagerten Pendelstege (2) in den Pendelnuten (8) eines Druckringes (4) längsverschiebbar derart angeordnet sind, daß infolge der an den Pendelstegen (2) angeordneten Abgleitkurven (9) ein exakt definierter, beidseitig in den Pendelnuten (8) geführter Lauf der Pendelstege (2) gewährleistet ist, mit einem im Gehäuse (1) mittig in der Stirnseite des zylindrischen Arbeitsraumes angeordneten Lager einer Antriebswelle (6), auf der im Bereich des Arbeitsraumes drehfest ein Exzenter (5) angeordnet ist, wobei auf dem Exzenter (5) der mit den Pendelnuten (8) versehene Druckring (4) drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Exzenters (5) im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Exzenters (5), zueinander um jeweils 180° versetzt, einerseits eine Saugniere (14) und andererseits eine Druckniere (15) ausgespart ist, dass unterhalb der Pendelnuten (8) des Druckringes (4) im Fußbereich sowohl zur Saugniere (14) wie auch zur Druckniere (15) hin gerichtete Durchströmöffnungen (13) angeordnet sind, dass sich zwischen den Pendelnuten (8) am Druckring (4) Arbeitskammern (11) befinden, die sowohl zur Saugniere (14) wie auch zur Druckniere (15) hin mit Durchlassöffnungen (12) versehen sind, dass an einer Stirnseite des Arbeitsraumes in einem Gehäusedeckel (18) wie auch in eine dem Gehäusedeckel (18) gegenüberliegende Stirnseite des Arbeitsraumes des Gehäuses (1) einerseits im Bereich der am Exzenter (5) angeordneten Saugniere (14) ein als ringförmige Nut ausgebildeter Einlassring (16) und gegenüberliegend an der anderen Stirnseite des Exzenters (5) im Bereich der Druckniere (15) ein entsprechender Auslassring (17) eingearbeitet sind, und dass sich im Gehäusedeckel (18) bzw. im Gehäuse (1) eine in den Einlassring (16) hineinragende Einlassöffnung (19) bzw. eine in den Auslassring (17) hineinragende Auslassöffnung (20) befindet.
  2. Pendelschiebermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wellen-, Nabenverbindung zwischen der Antriebswelle (6) und dem Exzenter (5) auf der Antriebswelle (6) im Bereich des Arbeitsraumes ein Zweiflach angeordnet ist, wobei in der Exzenternabe die diesem Zweiflach zugeordneten Mitnehmerflächen angeordnet sind.
  3. Pendelschiebermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (5) fester Bestandteil der Antriebswelle (6) ist.
  4. Pendelschiebermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Fußbereich der Pendelnut ein Freistich (21) angeordnet ist.
  5. Pendelschiebermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelnuten (8) des Druckringes (4) im Kopfbereich mit Abgleitradien (10) versehen sind.
  6. Pendelschiebermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (11) im Mittenbereich konkav ausgebildet ist.
  7. Pendelschiebermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6) sowohl im Gehäuse (1) wie auch im Gehäusedeckel (18) gelagert ist.
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