DE112004000749T5

DE112004000749T5 - Fluidpumpe

Info

Publication number: DE112004000749T5
Application number: DE112004000749T
Authority: DE
Inventors: Björn EILERTSEN
Original assignee: Edm Engineering & Drilling Mac; Edm Engineering & Drilling Machinery As
Current assignee: Edm Engineering & Drilling Mac; Edm Engineering & Drilling Machinery As
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: DE112004000749B4; CA2525074C; NO318528B1; US7556480B2; WO2004099616A1; CA2525074A1; NO20032032D0; US20060193737A1

Abstract

Fluidpumpe mit einer Vielzahl von Kolbenzylindern (1, 2, 3, 4), wobei jeder einzelne Zylinder eine Kolbenstange (5, 6, 7, 8) mit einem in dem Zylinder angeordneten Kolben (9, 10, 11, 12) und ein am der Kolbenstange gegenüber liegenden Ende des Zylinders montiertes Ventilgehäuse (13, 14, 15, 16) aufweist, und einer Antriebsanordnung für die Kolbenstangen, wobei die Antriebsanordnung zwei Hauptzahnräder (17, 18) umfasst, die in kämmendem Eingriff stehen und in entgegengesetzten Richtungen drehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen (5, 6, 7, 8), die sich in Paaren in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, mit Hilfe von zwei Balken (19, 20) bewirkt wird, die am den Kolben entgegengesetzen Ende des jeweiligen Paares von Kolbenstangen (9, 10, 11, 12) befestigt sind, und die sich im rechten Winkel zu den Kolbenstangen erstrecken, und dass die Balken mit den Hauptzahnrädern (17, 18) durch Wellenstifte (21, 22, 22, 23) verbunden sind, die sich in Paaren...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe mit einer Vielzahl von Kolbenzylindern, wobei jeder einzelne Zylinder eine Kolbenstange mit einem im Zylinder angeordneten Kolben und ein am der Kolbenstange gegenüberliegenden Ende des Zylinders montiertes Ventilgehäuse aufweist, und mit einer Antriebsanordnung für die Kolbenstangen, wobei die Antriebsanordnung zwei Hauptzahnräder umfasst, die in kämmendem Eingriff stehen und sich in entgegengesetzten Richtungen drehen.
Ein Beispiel einer solchen Fluidpumpe ist in der WO-A1 01/29415 gezeigt. In dieser Fluidpumpe werden jedoch die Kolbenstangen durch eine zwischen zwei Paaren von Hauptzahnrädern angeordnete Zahnstange angetrieben, die die zugehörigen Kolbenstangen bei einer Bewegung der Hauptzahnräder rückwärts und vorwärts bewegt.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidpumpe zu schaffen, die im Gegensatz zu den vorbekannten Fluidpumpen einen konstanten Durchsatz und einen konstanten Pumpendruck lediglich abhängig von der Pumpengeschwindigkeit schafft. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen, die sich in Paaren in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, mit Hilfe von zwei Balken bewirkt wird, die am den Kolben entgegengesetzten Ende des jeweiligen Paares von Kolbenstangen befestigt sind, und die sich in rechten Winkeln zu den Kolbenstangen erstrecken, und dass die Balken mit den Hauptzahnrädern durch Wellenstifte verbunden sind, die sich in Paaren in Führungen bewegen, die in Längsrichtung des entsprechenden Balkens vorgesehen sind. Die in dem jeweiligen Balken vorgesehene Führung kann in der Form einer Sinuskurve verlaufen. Andere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die so erhaltene Fluidpumpe ist also eine Pumpe, in der das Problem der Druckstöße von den Kolbenzylindern gelöst ist. Es soll insbesondere betont werden, dass die Resultierende der Kolbengeschwindigkeiten konstant ist, so dass der Fluss in der Fluidpumpe konstant ist. Andere Vorteile der Erfindung sind, dass die Fluidpumpe weit mehr kompakt hergestellt werden kann und somit weniger wiegt, d.h. das Gewicht ist um etwa 50% reduziert. Zusätzlich kann die Hublänge wesentlich erhöht werden, etwa um 100%, was den Ventilen sowohl eine längere Lebensdauer als auch einen beachtlich größeren Liefergrad verleiht.
Die Erfindung wird jetzt ausführlicher mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind, wobei:
1 eine Draufsicht durch eine Fluidpumpe nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, durch die Fluidpumpe parallel zu den Kolbenstangen darin ist;
3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, durch die Fluidpumpe quer zu den Kolbenstangen ist; und
4 eine Draufsicht durch eine Fluidpumpe nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
Die vorliegende Fluidpumpe umfasst eine Vielzahl von Kolbenzylindern 1, 2, 3, 4, vier in dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Jeder einzelne Zylinder ist mit einer Kolbenstange 5, 6, 7, 8, die einen in dem Zylinder angeordneten Kolben 9, 10, 11. 12 aufweist, und mit einem am der Kolbenstange gegenüberliegenden Ende des Zylinders montierten Ventilgehäuse 13, 14, 15, 16 ausgestattet. Jedes einzelne Ventilgehäuse weist auch ein Hauptventil (nicht gezeigt) auf. Die Komponenten der oben erwähnten Fluidpumpe sind von einem üblichen Typ und können selbstverständlich andere notwendige Ausstattungen umfassen, die nicht im Detail beschrieben sind, z.B. für die Zufuhr des zu pumpenden Fluids.
Die dargestellte Antriebsanordnung für die Kolbenstangen, die mittels der Kolben ein Einsaugen und Herausdrücken des Fluids aus den Zylindern bewirkt, umfasst zwei Hauptzahnräder 17, 18, die in kämmendem Eingriff stehen und sich in entgegengesetzten Richtungen drehen. Darüber hinaus wer den die Hauptzahnräder durch eine Vielzahl von Motoren 28 getrieben, z.B. durch elektrische Motoren, die mit zumindest einem Zahnrad 29 zur Drehung der Hauptzahnräder und einem geeigneten Gebriebekasten zwischen dem Motor und dem Zahnrad ausgestattet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Motoren in Verbindung mit dem jeweiligen Hauptzahnrad vorgesehen, die Zahl kann jedoch selbstverständlich variiert werden. Sie kann beispielsweise auf lediglich einen Motor beschränkt werden. Andererseits sind die Hauptzahnräder durch ihre entsprechenden Wellen 32, 33 gelagert, die mit einem geeigneten Trägerrahmen 34 für die Fluidpumpe verbunden sind.
Die tatsächliche Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen, die sich in Paaren in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, wird mit Hilfe von zwei Balken 19, 20 bewirkt, die oberhalb bzw. unterhalb der Hauptzahnräder positioniert sind. Noch genauer wird diese Bewegung dadurch bewirkt, dass die Enden der jeweiligen Paare von Kolbenstangen, die entgegengesetzt zu den Kolben liegen, an einem zugehörigen Balken befestigt sind, die sich in rechten Winkeln zu den Kolbenstangen erstrecken. Darüber hinaus sind die Balken mit den Hauptzahnrädern durch Wellenstifte 21, 22, 22, 23 verbunden, die sich in Paaren in Führungen 24 bewegen, die in Längsrichtung des jeweiligen Balkens vorgesehen sind. Somit bewegen sich die Balken über bzw. unter den Hauptzahnrädern bei einer Drehung der Hauptzahnräder rückwärts bzw. vorwärts in einer Querrichtung zu den Kolbenstangen, um das jeweilige Paar von Kolbenstangen entsprechend zu bewegen. Eine optimale Wirkung der Fluidpumpe wird erreicht, wenn die Wellenstifte 21, 22 oberhalb der Hauptzahnräder um 90° entlang des Umfangswinkels relativ zu den Wellenstiften 23, 24 unterhalb der Hauptzahnräder versetzt sind.
Die Führung 24 kann beispielsweise in der Form von zwei offenen Rinnen sein, die entlang der Zentralachse des jeweiligen Balkens 19, 20 vorgesehen sind. Die Balkenenden bewegen sich parallel zu den Kolbenstangen in zwei Paaren der Führungen 26, 27, die in Verbindung mit den Fluidpumpen Trägerrahmen vorgesehen sind. Jeder einzelne Wellenstift, der Rollen und ein Lager aufweist, ist an einem Ring 25, 26, 27, 28 befestigt, der oberhalb oder unterhalb des jeweiligen Hauptzahnrads 17, 18 vorgesehen und daran in einer geeigneten Weise befestigt ist.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 4 gezeigt. Dieses alternative Ausführungsbeispiel ist größtenteils identisch mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, außer dass die Führung 24 in dem jeweiligen Balken 19, 20 in der Form einer Sinuskurve verläuft. Wie oben erwähnt, hilft diese spezielle Ausgestaltung der Führung wirksam sicherzustellen, dass die resultierende Kolbengeschwindigkeit konstant ist und dass ein resultierender konstanter Fluss in der Fluidpumpe erreicht wird.
Zusammenfassung
Fluidpumpe mit einer Vielzahl von Kolbenzylindern (1, 2, 3, 4), wobei jeder einzelne Zylinder eine Kolbenstange (5, 6, 7, 8) mit einem in dem Zylinder angeordneten Kolben (9, 10, 11, 12) und ein am der Kolbenstange gegenüber liegenden Ende des Zylinders montiertes Ventilgehäuse (13, 14, 15, 16) aufweist, und einer Antriebsanordnung für die Kolbenstangen, wobei die Antriebsanordnung zwei Hauptzahnräder (17, 18) umfasst, die in kämmendem Eingriff stehen und in entgegengesetzten Richtungen drehen. Die vorliegende Fluidpumpe wird dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen (5, 6, 7, 8), die sich in Paaren in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, mit Hilfe von zwei Balken (19, 20) bewirkt wird, die am den Kolben entgegengesetzen Ende des jeweiligen Paares von Kolbenstangen (9, 10, 11, 12) befestigt sind, und die sich im rechten Winkel zu den Kolbenstangen erstrecken, und dass die Balken mit den Hauptzahnrädern (17, 18) durch Wellenstifte (21, 22, 22, 23) verbunden sind, die sich in Paaren in den in Längsrichtung des jeweiligen Balkens vorgesehenen Führungen (24) bewegen. Die Führung (24) kann sich in der Form einer Sinuskurve verlaufen.

Claims

Fluidpumpe mit einer Vielzahl von Kolbenzylindern (1, 2, 3, 4), wobei jeder einzelne Zylinder eine Kolbenstange (5, 6, 7, 8) mit einem in dem Zylinder angeordneten Kolben (9, 10, 11, 12) und ein am der Kolbenstange gegenüber liegenden Ende des Zylinders montiertes Ventilgehäuse (13, 14, 15, 16) aufweist, und einer Antriebsanordnung für die Kolbenstangen, wobei die Antriebsanordnung zwei Hauptzahnräder (17, 18) umfasst, die in kämmendem Eingriff stehen und in entgegengesetzten Richtungen drehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen (5, 6, 7, 8), die sich in Paaren in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, mit Hilfe von zwei Balken (19, 20) bewirkt wird, die am den Kolben entgegengesetzen Ende des jeweiligen Paares von Kolbenstangen (9, 10, 11, 12) befestigt sind, und die sich im rechten Winkel zu den Kolbenstangen erstrecken, und dass die Balken mit den Hauptzahnrädern (17, 18) durch Wellenstifte (21, 22, 22, 23) verbunden sind, die sich in Paaren in einer in Längsrichtung des jeweiligen Balkens vorgesehenen Führung (24) bewegen.
Fluidpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (24) in den jeweiligen Balken (19, 20) in Form einer Sinuskurve verlaufen.
Fluidpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelne Wellenstift (21, 22, 22, 23), der Rollen und ein Lager aufweist, an einem oberhalb bzw. unterhalb des jeweiligen Hauptzahnrads (17, 18) angeordneten Ring (25, 26, 27, 28) befestigt ist.
Fluidpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Ringen (25, 26) oberhalb der Hauptzahnräder (17, 18) montierten Wellenstifte (21, 22) um 90° in Umfangsrichtung der Ringe gegenüber den unterhalb der Hauptzahnräder montierten Wellenstiften (23, 24) versetzt sind.
Fluidpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Balken (19, 20) sich in Führungen (26, 27) bewegen, die sich parallel zu den Kolbenstangen (5, 6, 7, 8) erstrecken, und dass sie an den jeweiligen Enden der Balken angeordnet sind.
Fluidpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptzahnräder (17, 18) durch eine Vielzahl von Motoren (28) angetrieben werden, die mit zumindest einem Zahnrad (29) verbunden sind.
Fluidpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebekasten (30) zwischen den Motoren (28) und dem Zahnrad (29) angeordnet ist.