DE1806185A1 - Vollreversierbare Drehkolbenpumpe mit Durchstroemung der fuehrungsseitigen Pumpenkammer - Google Patents

Description

PATENTANWALT . : '.

Dr. DIETER I OUIS
NORNBEkQ

^KE5SUR^^U1 ■ 1806185

9494/95 / η

Knapp, Mikr©hydraulik GmbH.

Vollreversierbare Drehkolbenpumpe mit Durchströmung der führungaseitigen Pumpenkammer

Die Erfindung bezieht sich auf eine vollreversierbare Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse, dessen Innenraum zwei achsparallel angeordnete, teilzylindrische Abschnitte aufweist, die von planparallelen Stirnwänden begrenzt sind, und mit einem zwischen den Stirnwänden des Gehäuseinnenraumes dichtend geführten Drehkolben, der mit der Zylindermantelfläche eines zylinderabschnittförffligeiii exaentrieoh antreibbar§a Kolb§nt§il§§ fe§i d§r Drehung des Exzenters dichtend an der Zylindermantelfläche des einen teilzylindrischen Gehäuseabschnittes entlanggleitet und der mit einem weiteren Kolbenteil geradlinig verschiebbar dichtend zwischen zwei Pührungsstücken gelagert ist, die als Zylinderabschnitte ausgebildet, dichtend in dem anderen teilzylindrischen Abschnitt des Gehäuseinnenraumes gelagert und an dessen Zylindermantelfläche entlanggleitend um dessen Zylinderachse verschwenkbar sind, wobei zwei als Druckleitung und Saugleitung oder umgekehrt dienende Kanäle für die zu fördernde Flüssigkeit im Bereich des geradlinig verschiebbaren Kolbenteiles münden und über in diesem und an den SHihrungsstücken vorgesehene Aussparungen Jeweils mit einem der je nach Stellung und Drehrichtung des angetriebenen Exzenters als Druck- oder Saugraum gebildeten, sichelförmigen Pumpenräume zwischen den Zylindermantel-

009826/0748

fläohtn dt* iylindtpabeohnitttforaigea Kbrbtnttilts und dt· ditsen aufnehmenden teil zylindrischen Gehäuseabschnittes in Verbindung stehen.

Neben Drehkolbenpumpen mit diesen konstruktiven Merkmalen, die nur in einer Förderrichtung betrieben werden können, sind auch Ausführungen bekanntgeworden, die einen unter völlig gleichen Förderbedingungen (Druck und Menge des Fördergutes) verlaufenden Betrieb wahlweise in beiden möglichen Förderrichtungen einfach durch Umkehr der Exzenterdrehrichtung ermöglichen und als vollreversierbare Drehkolbenpumpen bezeichnet werden. Alle diese Ausführungen weisen einen fast vollzylindrischen, exzentrisch antreibbaren Ringkolben aus, der durch einen schmalen,''geradlinig verschiebbaren Führungsteil, eine sogen. Schieberzunge, in einem verschwenkbaren Widerlager geführt wird. Durch diese Grössenverhältnisse sind zwar große Pumpenhubräume möglich, große Antriebsgeschwindigkeiten und Dichtungsdrücke zwischen den Mantelflächen des Ringkolbens und des Pumpengehäuses jedoch verbieten sich aufgrund der geringen mechanischen Belastbarkeit der Verbindung zwischen dem Ringkolben und der Zunge, gleichgültig ob Ringkolben und Zunge in fertigungstechnisch kostspieliger Weise einstückig oder mit einer Paßverbindung zweistückig/ ausgeführt sind. Die schmale Auflagefläche zwischen der Zunge und den Stirnflächen des Pumpengehäuses verlangt für die notwendige Axialdichtung entsprechende Auflagedrücke, die hohe Reibungswiderstände und damit zusätzliche Antriebsenergien, und starke Verschleißerscheinungen bedingen, insbesondere bei höheren An-

009828/07

triebsgeschwindigkeiten. Die axialen Dichtlingen zwischen dem Ringkolben und den Stirnflächen des Pumpengehäuses werden in aller Regel mit Hilfe federelastiech druckbeaufschlagter Gleitringe erreicht, die ihrerseits wiederum aufgrund der relativ kleinen Auflageflächen und damit spezifisch hohen Druckbelastung Reibungsverluste und Verschleißerscheinungen hervorrufen. Darüberhinaus bereiten die tJbergänge zwischen den Auflageflächen des Ringkolbens und denen der Zunge konstruktive Schwierigkeiten. ™

Weiterhin ungünstig wirkt sich die schmale Zunge auch deshalb aus, weil bei den bekannten Ausführungen die im Bereich der schwenkbaren Gegenlager mündenden Anschluß!eijungen für das Fördergut Ubtr swti getrennte, in die ale Schieberventile ausgebildeten Zungenseitenwände eingearbeitete Aussparungen mit den .Pumpenräumen verbunden werden müssen. Aufgrund der Zungenabmessungen haben diese Aussparungen naturgemäß einen nur geringen Strömungsquerschnitt im Verhältnis zum Hubvolumen, was zu hohen ä Strömungsverlusten und damit einem niedrigen volumetrischen Wirkungsgrad bei höheren Fördergeschwindigkeiten führt.

Ein besonderer Nachteil ist noch in der Tatsache zu sehen, daß die zwischen dem Pührungsteil des Gehäuses und dem dem Ringkolben abgewandten Ende der Zunge gebildete Kammer, die durch die Längsbewegung der Zunge als volumenveränderliche Pumpenkammer wirkt, mit keinerlei gezielten Zu- und Abflüssen versehen ist, so daß die unvermeidlich eindringende Leckflüssigkeit unter sich aufbauendem Betriebsdruck schnell ein gegen die Zungenbewegung

009826/0748

gerichtete· Druokpoleter bildet. Sift but Überwindung dieses Druckpolsters notwendigen Kräfte können den Wirkungsgrad der Pumpe außerordentlich beeinträchtigen. Während diesem Übsletand bei offenen FlüssigkeitsumlaufSystemen durch Vorsehen eines Auslaufs aus der Pumpenkammer nach außen und eines Rücklaufs in das Flüssigkeitsvorratsgefäß - wenn auch in technisch nicht gerade befriedigender Weise - relativ einfach begegnet werden kann, so ist eine derartige Maßnahme bei Systemen mit geschlossenem Flüssigkeitsumlauf, die möglichst lange ohne Flüssigkeitsauffüllung betrieben werden sollen, nicht anwendbar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gezielte Durch* strömung der zwischen dem rückwärtigen, längsverschiebbaren Ende und dem hinteren Führungsgehäuseteil gebildeten Pumpenkammer zu schaffen, ohne daß Flüssigkeit aus dieser Kammer nach außen abgeführt werden muß. Die Drehkolbenpumpe soll dabei unter Vermeidung der obengenannten Nachteile für hohe Drehzahlen geeignet sein und weite Strömungsverbindungen zwischen den AnschlußleiT tungen und den Pumpenräumen aufweisen. Insbesondere für Systeme mit geschlossenem Flüssigkeitsumlauf sollen dabei Leckverluste der Pumpe insgesamt abgefangen und dem Kreislauf wieder zugeführt werden, um somit eine lange wartungsfreie Betriebszeit zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der aus dem zylinderförmigen Kolbenteil und dem geradlinig verschiebbar gelagerten Kolbenteil einstückig gebildete Drehkolben die Form

009826/0748

•In·· in der Pumpenbewegungeebene liegenden U aufweist und daß die zwischen der dem U-Bogen abgewandten Seitenwand des Dreh- kolbene, der dieser gegenüberliegenden Seitenwandung dee Gehäuses, den dem Drehkolben zugewandten Führungsflächen der Führungsstücke und den planparallelen Stirnwänden des Gehäuseinnenraumes ausgebildete und von dem geradlinig verschiebbaren Kolbenteil beeinflußte Pumpenkammer an die beiden Kanäle bzw, die je- weiligen Kolbenhubräume des zylinderabschnittförmigen Pumpenteils getrennt über zwei Verbindungen angeschlossen ist, deren öffnung und Schließung von der Stellung des Drehkolbens derart abhängt, daß über einen Teil des Kolbenhubes Flüssigkeit aus der Pumpenkammer in den jeweiligen Saugraum abführbar ist.

Die neuerungsgemäße Drehkolbenform bietet den Vorteil außerordentlich hoher mechanischer Belastbarkeit bei einer fertigungstechnisch besonders einfachen Form. Dabei liegt der Kolben vorzugsweise ohne weitere besondere Dichtungen mit dem Großteil seiner Stirnflächen an den Innenraumstirnflachen des Gehäuses an, so daß sich eine gute axiale Dichtung bei nur geringem spezifischen Flächendruck ergibt. Auf diese Weise sind hohe Antriebgeschwindigkeiten möglich, ohne daß eine mechanische Überlastung des Kolbens und/oder ein nennenswerter Verschleiß auftritt. Diese besonders große Anlagefläche ermöglicht sogar einen vorübergehenden, zerstörungsfreien Antrieb der Pumpe bei unterbrochener Flüssigkeitszufuhr. Somit wird bei einem beträchtlichen Gewinn an Betriebssicherheit und Lebensdauer noch eine Einsparung besonderer axialer Dichtungsausbildungen erreicht.

009826/0748

Durch die erfindungsgemäße Kolbenform ist es weiterhin möglich, die zur Verbindung der Anschlußkanäle mit den Kolbenhubräumen notwendigen Auseparungen in dem geradlinig verschiebbaren Kolbenteil um ein Vielfaches größer zu gestalten, als dies bei den Zungen der bisherigen Ausführungen im Verhältnis zum Kolbenhubraum möglich war. Dadurch verringert sich der Strömungswiderstand beträchtlich, wodurch wiederum höhere Pumpgeschwindigkeiten und Fördermengen bei großem volumetrischem Wirkungsgrad möglich sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform münden die Anschlußkanäle in der Gehäusestirnfläche oberhalb der zu dieser Seite hin geöffneten Aussparungen im Drehkolben. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungen, bei denen die Kanäle in den zylindrischen Seitenwänden des Führungsgehäuses münden und über Durchbrüche in den Führungsstücken mit den Aussparungen in der Zunge in Verbindung stehen, ist man bei der bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnung der Kanäle von der axialen Abmessung des Drehkolbens unabhängig. Bei einer Führung der Kanäle in Pumpenachsrichtung, wie sie bei raumsparender Anordnung der Pumpe zusammen mit anderen Elementen häufig auftritt, wird durch die stirnseitige Mündung der Kanäle gegenüber einer seitlichen Mündung eine 9O°-Umlenkung der Strömung eingespart. Ein weiterer Vorteil der bevorzugten Kanalanordnung liegt in der dadurch ermöglichten besonders einfachen Ausführung der Führungsstücke.

Wie bereits vom Stand der Technik her bekannt, können die Führungsstücke mit den Drehkolbenaussparimgen unter Berücksichtigung der Längsverschiebung des Kolbens "derart zusammenwirken,

009826/0748

dafi in der Nullföpderittllxing des Kolben· dl· Jtweile Druckleitung und Saugleitung dienenden Kanäle voneinander getrennt sind. Diese Schiebesteuerung verlangt jedoch große Fertigungsgenauigkeiten und verengt überdies den sonst möglichen, wirksamen Strömungsquerschnitt der Aussparungen erheblich. Ins-«- besondere in Systemen, in denen, beispielsweise für eine hydraulische Verriegelung eines in den Förderkreis eingeschalteten Kolbentriebesphaäbtn Rückschlagventile vorgesehen sind, wird nan daher auf eine derartige Sperrung der Kanäle innerhalb der Pumpe selbst versichten· Während man bei Systemen mit offenem Flüssigkeitsumlauf dasu eine Zweiwegeventilsteuerung einsetzt, , ist in Systemen mit geschlossenem Flüssigkeitsumlauf ein doppelt wirkende·, hydraulisch vorgesteuert·· Rückschlagventil verwendbar.

Ein besonders hervorzuhebendes Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der gesielten Flüssigkeitsdurchströmung der ^ zwischen dem rückwärtigen Ende des geradlinig verschiebbaren Kolbenteiles und dem hinteren Teil des Führungsgehäuses gebildeten Pumpenkammer. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der Kolbenbewegung zumindest während eines Teils des Saughubes eine Verbindung der Pumpenkammer zu dem Saugraum geöffnet, die den Aufbau eines Flüssigkeitsstaues und damit eines Druckpolsters in dieser Kammer unterbindet. Eine derartige Steuerung ist selbstverständlich auch bei Pumpen möglich, die nur für eine Förderrichtung verwendbar sind. Bei vollreversierbaren Pumpen müssen sämtliche Ausbildungen an dem Drehkolben und dem Pumpengehäuse spiegel-

009826/0748

symmetrisch zu der Längssymmetrieebene senkrecht zu den Stirnflächen ausgebildet sein. Eine bevorzugte Anordramg der Verbindungen im Verhältnis zu den verschiedenen Kolbenstellungen ermöglicht eine Art zwangsgesteuerte lertakt-Steuerung, die anhand des später beschriebenen Ausführungsbeispieles noch näher erläutert wird. Es sei hervorgehoben, daß die vorzugsweise Ausbildung der Verbindung als Schlitze und deren Anordnung in der Stirnflächenebene des Gehäuses nicht zwingend ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Pumpenkammer zusätzlich mit dem Lagerraum der Ejczen^erweHe verbunden, in den die vom Exzenterzapfen her eindringende Leckflüssigkeit gelangt. Durch Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles wird gewährleistet, daß keine Flüssigkeit von der Pumpenkammer zu dem Lagerraum zurückströmen kann. Andererseits kann während des Saughubes Flüssigkeit von dem Lagerraum zu der Pumpenkammer abströmen, so daß sich im Lagerraum kein nennenswerter Druck aufbaut und relativ einfache Dichtungen zum Antriebsaggregat hin verwendet werden können. Es sei hervorgehoben, daß der auf den Lagerraum ausgeübte Sog vorteilhaft wesentlich schwächer ist, als der Sog im Pumpensaugraum, damit der Leckflüssigkeitsstrom nicht unter Aufwand von Antriebsenergie unnötig verstärkt wird. Es wird vielmehr lediglich ein Druckaufbau im Lagerraum (ähnlich wie in der Pumpenkammer) verhindert. Es ist leicht einzusehen, daß diese Maßnahme insbesondere bei Systemen mit geschlossenem Flüssigkeitsumlauf - wie sie beispielsweise als hydraulische Mikroantriebe Verwen-

009826/07k8

dung find·«, - wertvoll let, Aa an dt? Pump« ««!bat duroh RUoIcführung sämtlicher Leckflüssigkeiten in den Kreislauf keine Flüssigkeitsverluste entstehen können.

Es sei noch "bemerkt, daß die bezüglich der Qtierschnittabmessungen ansich kleinen Kolbenhubräume durch entsprechend größere axiale Maße ohne weiteres den Hubräumen der bekannten Kolbenaus- bildungen angepaßt werden können. Andererseits kann die Fördermenge aufgrund der hohen Antriebsgeschwindigkeit und des besseren volumetriechen Wirkungsgrades durch wesentlich kleinere Strömungswiderstände bereits bei kleinen Hubräumen recht hochgetrieben werden, wobei sich der Vorteil einer höherfrequenten Pulsation. ßieÖPigiP AinplitlUd§ §rgifet. Dadurch sind Resonanzerscheinungen mit Eigenfrequenzen weiterer, im Förderkreis vorhandener oder an diesem angekoppelter Bauelemente leichter vermeidbar, evtl. vorgesehene Ausgleichseinrichtungen für die Aufnahme der Förderpulse können kleiner gehalten werden. "

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drekolbenpumpe und deren Exzenterwellenantriebslagerung entlang der Linie I-I der Fig. 2; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Pumpe gemäß Fig. 1 bei geöffnetem Gehäuse;

Figuren 3a - 3d die Draufsicht gem. Fig. 2 in viermal um 9o°

009826/0740

versetzten Stellungen dee Drehkolbens.

Der axiale Längsschnitt gemäß der Linie I-I der Fig. 2 durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe und deren Draufsicht in Fig. 2 zeigen dessen Aufbau als Bauteil eines in der sogenannten Sandwichbauweise angeordneten Gerätes. Der Innenraum des Gehäuses 1 besteht aus zwei unmittelbar aneinandergrenzenden teilzylindrischen Abschnitten 2 und 3 und ist demnach leicht herstellbar. Die axialen Stirnflächen M- und 5 des Gehäuseinnenraumes werden durch die Oberflächen der angrenzenden Bauteile gebildet, von denen eines 6 der Aufnahme der Exzenterantriebswelle 7 dient und das andere 8 irgendwelche niehtd§3?g§§t§llt§n, d§p Pump§ naehgiiiiialtifiß Bau§l§is§irö§ « beispielsweise ein doppeltwirkenden, hydraulisch vorgesteuerten Rückschlagventils- aufnimmt, das an die beiden Kanäle 9 und 10 angeschlossen ist.

Der in den Ihnenraum 2, 3 eingelagerte, insgesamt mit 11 bezeichnete Drehkolben besteht einstückig gefertigt aus einem zylinderabschnittformigen Kolbenteil 12 und einem längsverschiebbar zwischen zwei beidseitig angeordneten Führungsstücken 13 und 14 gelagerten Kolbenteil 15. Konzentrisch zu der Zylinderachse des zylinderabschnittformigen Kolbenteils 12 greift ein Exzenter zapf en 16 an", der um ein entsprechendes Maß außenmittig achsparallel an dem. pumpenseitigen Ende der Exzenterwelle 7 angeordnet ist. Auf dem Exzenterzapfen 16 ist verdrehbar eine Hülse 17 angeordnet, die zwei axial beanstandete Umfangsnuten

009826/0748

aufweist, in dentn als Ytdtrtltmtntt dienende O-Ring· 19 gelagert sind. An der radialen«Oberfläche dieser O-Ringe greift unter leichter Vorspannung die Wandung einer entsprechenden Bohrung 20 det Brehkolbene an. Dabei sind die Radien der Zylinderwandungen des Kolbenteileβ 12 und des Gehäuseabschnittes 2 so ' gewählt, daß diese unter einer, der radialen Dichtung dienenden, bestirnten Vorspannung linienförmig aneihanderliegen und im an- g getriebenen Zustand aneinander entlanggleiten.

Korrespondierend aitjden Mündungen der Kanäle 9 und 10 in der axialen Stirnfläche 5 sind au dieser hin geöffnet zwei Aussparungen 21 und 22 in dem Drehkolben 11 vorgesehen, so daß jeder Kanal in einer Aussparung des Drehkolbena mündet». Diese Aussparungen sind su den längegeführten Kolbenseitenwänden hin offen und münden in Aussparungen 23 bzw. 24 in den Pührungsstücken 15 bzw. 14, die die Strömungsverbindungen von den Kanälen 9 bzw. 10 su den jeweils während des Betriebes gebildeten Kolbenhubräumen 25 bzw. 26 (Fig. 3) bilden. Die Aussparungen 21, 22, 23 und 24 des Drehkolbens 11 und der Führungsstücke 13 und 14 sind axial gleich tief und nicht über die gesamte axiale Abmessung des Kolbens hinweg ausgeführt, so daß eine langausgebildete Führung zwischen den Führungsstücken und dem Kolben in dem an die Stirnfläche 4 angrenzenden Kolbenbereich verbleibt.

Für die erfindungsgemäße Durchströmung der zwischen der dem 0-Bogen abgewandten Kolbenseite 27 und - in diesem Ausführungsbeispiel - der Zylindermantelseite 28 radial begrenzten Pumpenkam-

009826/0748

mer 29, die somit einen Teil des teilzylindrischen Gehäuseabschnittes 3 darstellt, sind spiegelsymmetrisch zur Längsebene des Gehäuses in dessen Stirnfläche 4 zwei Schlitze 3o und 31 eingearbeitet, die in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise einen kreisabschnittformigen Querschnitt aufweisen.Je nach Betriebsstellung des Kolbens stehen diese Schlitze 30 und 31 Jeweils mit Bohrungen 32 und 33 in Verbindung, die in den Boden der beiden DrehkoIbenaussparurigen 21 und 22 eingebracht sind.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die insbesondere bei Systemen mit geschlossenem Flüssigkeitsumlauf vorgesehene Verbindung 36 zwischen der Pumpenkammer 29 und dem Lagerraum 34 dargestellt, in die ein Rückschlagventil 35 eingeschaltet ist. Die gesamte Lagerung der Exzenterantriebswelle 7 und die Anordnung der Verbindung 36 mit dem eingeschalteten Rückschlagventil 35 in dem Bauteil 6 sind schematisch dargestellt, da es sich um übliche Bauelemente handelt. Wie aus der Darstellung in Fig. 1 ersichtlieh, ist zwischen dem Exzenterzapfen 6 und der Antriebswelle keine besondere Dichtung vorgesehen, so daß die zwischen den Stirnflächen 4 und 5 des Pumpengehäuses und denen des Kolbens 11 - die ohne besondere Dichtungsanordnung aneinandergleiten austretende Leckflüssigkeit ungehindert in den Lagerraum 34 gelangen kann. Das Rückschlagventil 35 verhindert eine Flüssigkeitsströmung von der Pumpenkammer 29 zu dem Lagerraum 34 und erlaubt andererseits ein Absaugen der Flüssigkeit aus dem Lagerraum 34 in die Pumpenkammer 29 unter einer geringen Sogwirkung, evtl. unterstützt durch einen niedrigen Druck in dem La-

009826/07A8

gerraum. Dadurch, daß sich ein größerer Druck in dem Lagerraum nicht aufbauen kann, ist die symbolisch dargestellte Axial- und Radialdichtung 37» die den Lagerraum 34- nach der Seite des nicÜJ-dargestellten Antriebsaggregates hin abdichtet, sehr einfach und billig ausführbar.

Es sei bemerkt, daß die Pumpenkammer 29 aufgrund der in ihr rhythmisch erfolgenden Volumenänderung selbstyerständlich auch ' als für die Förderung wirksamer Pumpenraum ausgenützt werden kann, evtl. unter Zuhilfenahme einer besonderen Sperrventilanordnung.

Anhand der Jig· 3i bis 3d wird die ir&riebsweise. der beispielhaften, erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe erläutert. Fig. 3a zeigt die sogenannte Nullförderjingsstellung des Kolbens 11, in der die beiden Kanäle 9 und 10, die jeweils wahlweise als Saugbzw. Druckleitung dienen, miteinander in Verbindung stehen. Die Sperrung des Kreislaufes in dieser Kolbenstellung übernehmen die nicht dargestellten, doppeltwirkenden, hydraulisch vorgesteuerten Rückschlagventile. In dieser Kolbenstellung sind die Schlitze 30 und 31 durch Überschieben des Kolbens 11 zur Pumpenkammer 29 hin verschlossen, während die Bohrungen 32 und 33 mit den jeweils zugeordneten Schlitzen in Verbindung stehen.

In Fig. 3b ist die Kolbenstellung nach einer 90°-Drehung der Exzenterantriebswelle 7 dargestellt. Bis zum Erreichen dieser Stellung ist über den Schlitz 30 Flüssigkeit in den Pumpenraum 29

009826/0748

eingedrückt worden, so daß die Pumpenbewegung energetisch unterstützt wird. Es sei allerdings hervorgehoben, daß die Schlitzquerschnitte im Verhältnis zu den Querschnitten des Förderkreislaufes gering sind, so daß in der jeweiligen Zeit der Betriebsphase aufgrund der Kolbenbewegungsgeschwindigkeiten kein voller Druckausgleich stattfindet. Bei Erreichen der in Fig. 3b dargestellten Kolbenstellung ist der Schlitz 30 durch Verschieben der Bohrung 32 verschlossen, wogegen der Schlitz 31 über die Bohrung 33 soeben geöffnet hat. In dieser Phase beginnt der Saughub der Pumpe, der sich somit in die Pumpenkammer 29 hineinverpflanzt. ■

Fig. 3c zeigt nach einer weiteren 90°«·Drehung den Kolben in der Stellung der größten Fördermengenleistung. In dieser Stellung sind durch Verschieben der Bohrungen 32 und 33 die Schlitze 30 und 31 wiederum verschlossen. Die Pumpenkammer hat dabei ihr größtes Volumen erreicht und kann spätestens in dieser Stellung über das Rückschlagventil 35 Flüssigkeit aus dem Lagerraum 3^ ansaugen.

Fig. 3d zeigt den Drehkolben in der Stellung nach einem 3/4- Hub bei welchem die Pumpe ihren höchsten Druck ausübt. Durch die Verschiebung des Kolbens ist die öffnung des Schlitzes 30 durch die Seitenwand 27 des Kolbens erst sehr wenig geöffnet, während der Schlitz 31 durch eine entsprechende Verschiebung der Bohrung 33 verschlossen ist. Die einströmende Flüssigkeitsmenge während der weiteren Drehung des Kolbens ist gering, da b@i Einsetzen

0 0 9 8 2 6/0748

dtr Nullförderph*·· da· Rüokeohlagvtntil dar Druckleitung schließt. Vielmehr kann während des Verdichtungshubes in dieser Phase Flüssigkeit über beide Schlitze aus der Pumpenkammer 29 ausströmen, so daß sich kein nennenswertes Druckpolster gegen die Kolbenbewegung ausbilden kann. Bei Erreichen der Stellung der Nullförderungslage (Fig. 3a) sind die Schlitze 30 und 31 wiederum verschlossen.

Diese in vier Phasen aufteilbare Betriebsweise der sogenannten zwangsläufigen Vier-Takt-Schlitzsteuerung läßt erkennen, daß zuverlässig der Aufbau eines Druckpolsters in dem Pumpenraum 29 vermieden wird, ganz im Gegenteil kann die erzielte Saugwirkung iUT Sntilaitung VOß igQkflüssigkeitsbeaufschlagten Räumen ausgenutzt werden. Messungen haben zudem überraschenden Ergebnis geführt, daß eine derartige Pumpe in Mikrobauweise bei einer LeerlaufUmdrehungszahl von annähernd 8.000 U/min. Drücke in der Größenordnung von vierzig atü aufbauen kann.

Die Erfindung ist nicht auf die nachfolgenden Ansprüche beschränkt, ihr zugehörig sind sämtliche Merkmale aus der Beschreibung und der Zeichnung, die aufgrund· des Standes der Technik ersichtlich erfinderisch sind.

009826/0748

BAD

Claims (1)

1. Patent- (Schutz-·) Ansprüche

   Vollreversieble Drehkolbenpumpe, insbesondere für hydraulische Systeme mit geschlossenem Flüssigkeitsumlauf, mit einem Gehäuse, dessen Innenraum zwei achsparallel angeordnete, teilzylindrische Abschnitte aufweist, die von planparallelen Stirnwänden begrenzt sind, und mit einem zwischen den Stirnwänden des Gehäuseinnenraumes dichtend geführten Drehkolben, der mit der Zylindermantelfläche eines zylinderabschnittför- . migen, exzentrisch antreibbaren Kolbenteiles bei der Drehung des Exzenters dichtend an der Zylindermantelfläche des einen teilzylindrischen Gehäuseabschnittes entlanggleitet und der mit einem weiteren Kolbenteil geradlinig verschiebbar dichtend zwischen zwei Führungsstücken gelagert ist, die als Zylinderabschnitte ausgebildet, dichtend in dem anderen teilzylindrischen Abschnitt des Gehäuseinnenraumes gelagert und¹ an dessen Zylindermantelfläche entlanggleitend um dessen Zylinderachse verschwenkbar sind, wobei zwei als Druckleitung und Saugleitung oder umgekehrt dienende Kanäle für die zu fördernde Flüssigkeit im Bereich des geradlinig verschiebbaren Kolbenteiles münden und über in diesem und an den Führungsstücken vorgesehene Aussparungen Jeweils mit einem der je nach Stellung und Drehrichtung des angetriebenen Exzenters als Druck- oder Saugraum gebildeten sichelförmigen Pumpenräume zwischen den Zylindrmantelflächen des zylinderabschnittföo»·

   009826/0748

   migta Kolü#at*ilt· und de« dieaea aturnehjnend·«, teilasylind^ischen Gehäuseabschnittes in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem zylinderabschnittförmigen Kolbenteil (12) und dem geradlinig verschiebbar gelagerten Kolbenteil (15) einstückig gebildete Drehkolben (11) die Form • eines in der Pumpenbewegungsebene liegenden U aufweist und daß die zwischen der dem U-Bogen abgewandten Seitenwand (27) des Drehkolbens, der dieser gegenüberliegenden Seitenwandung % (28) des Gehäuses, den dem Drehkolben zugewandten Führungsflächen der Führungsstücke (13) 14·) und den planparallelen Stirnwänden (4-,5) des Gehäuseinnenraumes ausgebildete und von dem geradlinig verschiebbaren Pumpenteil beeinflußte Pumpenkammer (29) an die beiden Kanäli (9*10) bew· die js= weiligen Kolbenhubräume (25>26) des zylinderabschnittförmigen Drehkolbenteils getrennt über zwei Verbindungen (30,31) angeschlossen ist, deren öffnung und Schließung von der Stellung des Drehkolbens derart abhängt, daß über einen Teil des μ Kolbenhubes Flüssigkeit aus der Pumpenkammer in den jeweiligen Saugraum abführbar ist.

   2. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (29) mit dem von der Exzenterseite her mit Leckflüssigkeit beaufschlagten Lagerraum (3*0 der Exzenterantriebswelle (7) über ein Rückschlagventil (35) verbunden ist, das eine von dem Lagerraum ausgehende Flüssigkeitsströmung gestattet.

   009826/0748

   OßlßWAt INSPECTED

   3* Drehkolbenpumpe naoh einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nullförderungsstellung des Drehkolbens (11), in der das Volumen der Pumpenkammer (29) am kleinsten ist, beide Verbindungen (30, 31) zwischen der Pumpenkammer und den Kanälen (9_S 10) geschlossen sind, daß in der Stellung des Drehkolbens nach einer Drehung der Exzenterwelle (7) um 90° aus der Nullförderungsstellung heraus die zu dem als Saugleitung (26) dienenden Kanal bzw. zu dem Saugraum führende Verbindung geöffnet und die andere, zu dem als Druckleitung dienenden Kanal bzw. zu dem Druckraum führende Verbindung geschlossen ist, daß in der Stellung des Drehkolbens nach einer weiteren 90°-Drehung der Exzenterwelle wiederum beide Verbindungen, gißofcloesen Sind und in der Stellung des Drehkolbens nach einer nochmaligen 90°~Drehung der Exzenterwelle die dem als Druckleitung dienenden Kanal bzw. dem Druckraum zugeordnete Verbindung geöffnet und die andere, dem als Saugleitung dienenden Kanal bzw. dem Saugraum zugeordnete Verbindung geschlossen ist.

   4. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Drehkolbens (11) an den Stirnflächen (4,5) des Gehäuseinnenraumes ohne Verwendung besonderer axialer Dichtungseinrichtungen dichtend gleitend anliegen.

   5. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (11)

   009826/0748

   für eine unter einem bestimmten Oz¹UOk stattfindend· radiale Abdichtung zwischen dem Jeweiligen Druckraum (25) und Saugraum (26) über ein oder mehrere Federelemente (19) an dem Exzenterzapfen (16) gehaltert ist.

   6. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Drehkolben (11) großräumig angeordneten Aussparungen (21, 22) für den A Anschluß der beiden Kanäle (9,10) nach den U-Schenkelseiten und nach einer Stirnseite des Drehkolbens hin geöffnet und durch einen in der Drehkolbensymmetrieachse verlaufenden Steg voneinander getrennt sind.

   7· Drehkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der den stirnseitigen Aussparungsöffnungen des Drehkolbens (11) zugewandten Stirnfläche (5) des Gehäuses (1) korrespondierend mit den Aussparungsöffnungen angeordnete Durchbrüche vorgesehen sind, in denen die Kanäle (9,10) münden. '

   8. Drehkolbenpumpe nach einem odeijbeiden der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungen zwischen der Pumpenkammer (29) und den Kanälen (9,10) bzw. Pumpenräumen (25,26) in der den stirnseitigen Ausspaiungsöffnungen des Drehkolbens abgewandten Stirnfläche (4) des Gehäuseinnenraumes (2,3) spiegelsymmetrisch zu der senkrecht zu den Stirnflächen (4,5) verlaufenden Symmetrieebene des Gehäuses (1) zwei Schlitze (30,31) ausgebildet sind, die mit zwei ent-

   009826/0748

   ORIGINAL INSPECTED

   sprechend spiegelsymmetrisch in der den stirnseitigen Aussparungsöffnungen abgewandten Kolbenstirnseite eingebrachten und in jeweils einer der Aussparungen (21,22) mündenden Bohrungen (32,33) korrespondieren, derart, daß in der Nullförderstellung des Drehkolbens die pumpenkammerseitigen Mündungen beider Schlitze durch die der Pumpenkammer zugewandte Seite (27) des Drehkolbens jeweils verschlossen sind, während die kolbenseitigen Mündungen beider Schlitze mit den zugehörigen Bohrungen in Verbindung stehen, und daß in der entgegengesetzten Drehkolbenstellung nach einer 180°-Drehung des Exzenterantriebes (7) die Verbindung zwischen den kolbenseitigen Mündungen beider Schlitze und den jeweils zugehörigen Bohrungen unterbrochen ist, während die pumpenkammerseitigen Mündungen beider Schlitze freiliegen.

   9. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstücke (13,14) an ihren den U-Schenkeln des Drehkolbens zugewandten Führungsseiten Aussparungen (23,24) aufweisen, die zu der die Durchbrüche aufweisenden Gehäusestirnfläche (5) hin geöffnet sind und die Drehkolbenaussparungen (21,22) mit den zugehörigen Kolbenräumen (25,26) verbinden.

   1o. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (23,24) in den Pürhungsstücken (13,14) die gleiche axiale Tiefe aufweisen, wie die Aussparungen (21,22) in dem Drehkolben (11).

   009826/0748

   1806185 -aiii. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsquerschnittsfläche der Schlitze (30,31) kreisbogenförmig ausgebildet ist.

   12. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorherbehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpenkammer (29) radial begrenzende Gehäuseseitenwandung als Zylindermantelwandung (28) des die Führungsstücke (13,14·) aufnehmenden teilzylindrischen Gehäuseabschnittes (3) ausgebildet ist.

   13· Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden teilzylindrischen Abschnitte (2,3) des Gehäuaeinnenraumee unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sind.

   009828/07A8

   ORIGINAL INSPECTEO