DE1907840A1

DE1907840A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE1907840A1
Application number: DE19691907840
Authority: DE
Inventors: Ohrberg Carl V
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1969-02-17
Filing date: 1969-02-17
Publication date: 1970-10-08
Also published as: CA927677A; US3614265A; DE1907840B2; FR2037092A2; GB1294181A; DD99201A6; FR2037092B2

Description

DANFOSS A/S, Nordborg (Dänemark)

Radialkolbenpumpe
(Zusatz zu DBP . ..„ ... (deutsche Patentanmeldung P 18 12 635.7-$

Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe mit einer Antriebswelle und zwei relativ zueinander drehbaren Teilen, von denen der eine (Kolbenträger) radial stehende Zylinder zur Aufnahme der Kolben sowie jeweils vom Zylinder-Innenende zu einer Übergangsfläche führende Verteilerkanäle aufweist und der andere (Bahnträger) eine Kurvenbahn zur Führung der äußeren Kolbenenden trägt sowie je einen mit einer Ubergangsfläche verbundenen Saugkanal und Druckkanal besitzt. Geschützt ist hierbei, daß der Kolbenträger mit mindestens einer Stirnseite gegen eine Wand des Bahnträgers gehalten und an dieser Stirnseite die Übergangsfläche ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme erhält man einen konstruktiv sehr einfachen Aufbau, bei dem der Kolbenträger unmittelbar auf der ihn durchsetzenden Antriebswelle befestigt sein kann«, Die Druck- und Saugkanäle verlaufen nicht durch die Welle, sondern durch das Gehäuse. Trotz eines kleinen Wellendurchmessers und kleiner Abmessungen der Pumpe erhält man genügend große Durchströmöffnungen an der Übergangsfläche. Die Leckverluste können sehr klein gehalten werden.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn der zwischen zwei parallelen Wänden des Bahnträgers angeordnete Kolbenträger aus mindestens zwei Scheiben besteht, zwischen denen sich

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oder ähnliche Dichtungen

mehrere durch O-Ringe/abgedichtete Druckräume befinden, die mit von der Pumpe gefördertem Druckmittel gespeist werden und dadurch die Scheiben auseinander und .gegen die beiden Wände drücken.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Hauptpatents in der Weise, daß die Kolbenträger von mindestens zwei Pumpeneinheiten auf einer gemeinsamen, von Druck- und Saugkanälen freien Welle angeordnet sind.

fe Während bei den bekannten Radialkolbenpumpen die Welle über eine Kupplung mit einem Zapfen verbunden werden mußte, in welchem Saug- und Druckkanäle ausgebildet waren, können erfindungsgemäß beliebig viele Pumpeneinheiten auf einer einzigen durchgehenden Welle angeordnet werden. Die Zahl der Pumpeneinheiten hängt lediglich von der verlangten und zur Verfügung stehenden Leistung ab. Diese Pumpeneinheiten können bis auf den gemeinsamen Antrieb völlig unabhängig voneinander sein und je für sich ein hydraulisches System beliefern. Die Pumpeneinheiten können aber auch auf ein gemeinsames System wirken, sei es daß sie für eine Pumpe höheren Drucks in der Form einer Mehrstufenpumpe hintereinander geschaltet sind, sei es daß sie für eine Pumpe höherer Kapazität parallel

W zueinander liegen. Es sind auch die verschiedensten Kombinationen hierbei denkbar„ Die Pumpeneinheiten können unterschiedliche Größe haben. Es besteht sogar die Möglichkeit, von der gleichen Antriebswelle auch noch eine Pumpeneinheit anderen Typs, z. B. eine Rotationskolbenpumpe, antreiben zu lassen.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch^ daß an beiden Seitenwandflächen eines zwischen den Kolbenträgern benachbarter Pumpeneinheiten angeordneten Gehäuseteils mit den Übergangsflächen beider Pumpeneinheiten zusammenwirkende Kanal-= mündungen aufweist. Hierbei ist es besonders empfehlensi>rert_s wenn diese Gehäuseteile mindestens einen beiden Pumpeneinheiten gemeinsamen Kanal aufweisen_Q Der gemeinsame Kanal

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beispielsweise den Saugkanal zweier Pumpeneinheiten bilden, mögen sie parallel geschaltet sein oder Je für sich arbeiten. Bei einer mehrstufigen Pumpe kann der gemeinsame Kanal den Druckkanal der vorgeschalteten und gleichzeitig den Saugkanal der nachgeschalteten Pumpeneinheit bilden. Es ist auch möglich, daß der gemeinsame Kanal Leckölräume benachbarter Pumpeneinheiten verbindet.

Darüber hinaus bietet die Verwendung mehrerer Pumpeneinheiten auf einer Welle die Möglichkeit, einer einseitigen Belastung entgegenzuwirken. Besonders empfehlenswert sind hierbei drei parallel geschaltete Pumpeneinheiten, von denen die beiden äußeren die halbe Kapazität der mittleren haben und deren Kurvenbahnen eine Exzentrizität besitzen, die derjenigen der mittleren Pumpeneinheit entgegengesetzt ist. Demzufolge wirkt der Kolbendruck der mittleren Pumpe demjenigen der äußeren Pumpen entgegen; infolgedessen wird die Lagerbelastung auf ein Minimum herabgesetzt. In manchen Fällen genügt es auch, den Druckausgleich nur teilweise herzustellen, so daß die beiden äußeren Einheiten nicht genau halb so groß sein müssen wie die mittlere Einheit.

Falls es sich umregelbare Pumpen handelt, empfiehlt es sich, die Bahnträger aller drei Pumpeneinheiten zur Änderung der Kapazität gemeinsam verschwenkbar zu machen, die Schwenkantriebe aber so zu kuppeln, daß die Schwenkbewegung bei den äußeren Pumpeneinheiten entgegengesetzt der Schwenkbewegung bei der mittleren Pumpeneinheit ist. Das bedeutet, daß der erstrebte Druckausgleich auch bei einer Verstellung der Pumpenkapazität erhalten bleibt. Durch eine entsprechende Übersetzung (z. B. durch Wahl der Zahnräder, der Gewindesteigungen usw.) läßt sich ein sehr genauer Druckausgleich herbeiführen.

Auf der anderen Seite genügt es häufig, bei auf ein System wirkenden Pumpeneinheiten nur eine durch Verschwenken des Bahnträgers zu regeln. Am günstigsten ist es hierbei, die

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größere Pumpeneinheit zu regeln. Bei mehrstufigen Pumpen kann es aber auch zweckmäßig sein, die letzte Stufe regelbar zu machen.

Der Durchmesser der Welle braucht auch bei mehreren Pumpeneinheiten nicht stark zu variieren. In der Regel genügt es, wenn die Welle an ihren Befestigungsstellen für die Kolbenträger ihren größten Durchmesser höchstens um 30 % unterschreitet. Insbesondere kann sich der größte Durchmesser an einer ,oefestigungsstelle für einen Kolbenträger befinden und nach beiden Seiten hin abnehmen. Wenn drei Pumpeneinheiten vorgesehen sind, haben also die beiden äußeren einen etwas kleineren Wellendurchmesser als die mittlere.

Die Erfindung bietet ferner die Möglichkeit, mit einer Reihe von gemeinsamen Grundkomponenten nach Art eines Baukastensystems eine Vielzahl verschiedener Pumpenarten und -größen herzustellen. Hierbei ist es empfehlenswert, wenn sowohl die Kolbenträger mit zugehörigen Kurvenbahnen und Gehäuseringen als auch die restlichen Gehäuseteile eine derart einander angepaßte Scheibenform haben, daß wenigstens zwei "Scheiben" auch für einen anderen Pumpentyp anwendbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe mit drei parallel geschalteten Pumpeneinheiten,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kanalverlaufs in der Pumpe nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 durch die Steueranordnung,

Fig. 4 einen Querschnitt längs B-B in Fig. 1,

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Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Gehäuse__zwischenteil längs der Linie C-C für eine abgewandelte Ausführungs-' form mit zwei voneinander unabhängigen Pumpeneinheiten und

Fig, 6 einen Schnitt durch dasselbe Gehäuseteil mit der Blickrichtung D-D in Fig. 1.

Die in Fig. 1 bis 4 veranschaulichte Pumpe besitzt ein Gehäuse, das aus einem scheibenförmigen Deckel 1, einem ersten Gehäusering 2, einem ersten scheibenförmigen Gehäusezwischenteil 3, einen zweiten Gehäusering 4, einem zweiten scheibenförmigen Gehäusezwischenteil 5, einem dritten Gehäusering 6 und einem zweiten scheibenförmigen Deckel 7 besteht. Die einzelnen Teile sind durch Schrauben 8 unter Zwischenlage von Dichtringen 9 miteinander verbunden. Eine Welle 10 durchsetzt das so aufgebaute Gehäuse und ist in den Gehäuseteilen 1,3, 5 und 7 in Buchsen 11 sowie zusätzlich in einem Kugellager 12 gelagert»

Die Welle 10 besitzt drei verzahnte Abschnitte, nämlich einen mittleren Abschnitt 13 und zwei äußere Abschnitte 14 und 15 zur Aufnahme der Kolbenträger von drei Pumpeneinheiten a, b, c. Da diese Pumpeneinheiten den gleichen Aufbau haben, ist in Fig. 1 lediglich die Einheit c mit Bezugszeichen versehenworden.

Der Kolbenträger besteht aus zwei Scheiben 16, 17, die je eine Reihe von Kolben 18, 19 in entsprechenden Zylindern tragen. Die Innenseite der Zylinder mündet jeweils in einen Axialkanal 20, der an der Nahtstelle jgm, e^em 0Γ^Γ^_0ηΐυηβ 21 umschlossen wird, welcher durch einen O-Ring/22 abgedichtet ist. Die Kolben 18, 19 liegen durch die Fliehkraft an der Kurvenbahn 23 eines Bahnträgers 24 an, der um einen Zapfen 25 schwenkbar ist. Zum Zweck der Verschwenkung besitzt der Bahnträger am gegenüberliegenden Umfang einen Zapfen 26» der gelenkig in einem Block 27 gehalten ist, welcher mittels

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einer Schraube 28 so verschwenkt werden kann, daß die Kurvenbahn 23 nach beiden Seiten exzentrisch zur Mittelachse der Welle 10 ausgeschwenkt werden kann. In den angrenzenden Flächen der Gehäuseteile, hier 5 und η_ί befinden sich teilringförmige Nuten 29, 30 für den Saugkanal und 31, 32 für den Druckkanal.

In Fig. 2 ist schematisch die Verbindung der einzelnen Pumpeneinheiten untereinander veranschaulicht. Im Gehäusedeckel 1 befindet sich ein saugseitiger Anschlußstutzen 33 und ein druckseitiger AnschJ.ußstutzen 34. Die Gehäuseteile 1-5 besitzen im Anschluß an den Stutzen 33 saugseitige Durchbrüche 35, die Gehäuseteile 1-7 besitzen in Verlängerung der Stutzen 34 druckseitige Durchbrüche 36. Mit den Saugstutzen 33 stehen über Kanäle 57 und 38 im Gehäuseteil 3 sowie 39 und 40 im Gehäuseteil 5 die saugseitigen Nuten 30a, 29b, 30b und 29c in Verbindung. Die Nuten 29a und 30c sind blind. Mit dem Druckstutzen 34 stehen über einen Kanal 41 im Gehäuseteil 1, einem Kanal 42 im Gehäuseteil 3, einem Kanal 43 im Gehäuseteil 5 und einem Kanal 44 im Gehäuseteil 7 die druckseitigen Nuten 31a, 31b, 32b und 32c in Verbindung. Die Nuten 32a und 31c sind blind. Infolgedessen sind die drei Pumpeneinheiten a, b und c einander parallel geschaltet. Sie saugen die hydraulische Flüssigkeit an und fördern sie in Richtung der Pfeile. Die Druck- und Saugseiten der Pumpeneinheiten a und c sind gegenüber denjenigen der Pumpeneinheit b vertauscht, was durch eine entgegengerichtete Exzentrizität der Kurvenbahnen 23 hervorgerufen wird, so daß sich eine sehr geringe Belastung der Wellenlager ergibt.

Diese Verhältnisse können auch bei einer Verstellung der Exzentrizität beibehalten werden. Ein Handrad 45 sitzt auf der Gewindespindel 28b, mit deren Hilfe der Block 27b axial verschoben und damit der Bahnträger 24 verschv/enkt werden kann. Auf der Gewindespindel sitzt ein Zahnrad 46_P das mit einem Zahnrad 47 auf der Gewindespindel 28a und einem Zahnrad 48 auf der Gewindespindel 28c kämmt_β Demzufolge werden bei einer Drehung des Handrades 45 die Blöcke 2?a

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und 27c in entgegengesetzter Richtung zum Block 27b verschoben. Das Gewinde der Spindeln 28a und 28c ist etwas steiler als dasjenige der Gewindespindel 28b, weil der Schwenkradius bei der Pumpeneinheit b größer ist als bei den Einheiten a und c. Die ganze Verstelleinrichtung ist in einem Gehäuse 49 untergebracht. In den Gehäuseteilen 1,3, 5 und 7 befinden sich Leckölkanäle 50, mit denen sämtliche Leckölräume der Pumpe untereinander verbunden sind. An einer nicht veranschaulichten Stelle befindet sich ein Abfuhrstutzen für das Lecköl.

Mit wenig Abänderungen läßt sich aus den bauelementen der Fig. 1 eine völlig andere Pumpenanordnung erzeugen. Beispielsweise können zwei voneinander unabhängige Pumpeneinheiten von einer entsprechend kürzeren Welle angetrieben werden, wenn die Gehäuseteile 5 und 7 sowie'die Pumpeneinheit c durch einen Deckel mit einem Druckstutzen ersetzt werden und der druckseitige Durchbruch im Gehäuseteile 2 verschlossen wird. Dann fließt zwar die hydraulische Flüssigkeit über einen gemeinsamen Stutzen 33 zu, wird aber durch zwei Druckstutzen in voneinander unabhängige Systeme geleitet. Hierbei ist es natürlich zweckmäßig, wenn die beiden Pumpeneinheiten unabhängig voneinander verstellt werden können, indem die Kupplung mittels der Zahnräder 46 und 47 aufgehoben und die Gewindestange 28a durch ein eigenes Handrad betätigt wird.

Eine Abwandlung dieser Ausführungsform, bei der auf die äußeren Durchbrüche 35 und 36 überhaupt verzichtet werden kann, zeigen die Fig. 5 und 6, bei denen für eine Pumpenanordnung mit zwei Pumpeneinheiten als Ersatz für den Gehäuseteil·3 ein Gehäuseteil 51 verwendet wird. Dieses Gehäuseteil besitzt einen radial nach außen ragenden Saugstutzen 52, der über einen Axialkanal 53 mit der saugseitigen Nut 54 der Pumpeneinheit b und der saugseitigen Nut 55 der Pumpeneinheit a verbunden ist. Ferner ist ein radialer Stutzen 56 vorgesehen, der über einen axialen Verbindungskanal 57 mit der druckseitigen Nut 58 der Pumpeneinheit b verbunden ist. Der druckseitige Kanal 59 der Pumpeneinheit a befindet sich in dem

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etwas abgewandelten Deckel 1 und steht direkt mit einem axial verlaufenden Druckstutzen 60 in Verbindung.

Die Pumpeneinheit b wird mit Hilfe des Handrades 45 verstellt, ' die Pumpeneinheit a mit Hilfe eines zusätzlich vorgesehenen Handrades 61,

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Claims

- 9 Patentansprüche

(1J Radialkolbenpumpe mit einer Antriebswelle und zwei relativ zueinander drehbaren Teilen, von denen der eine (Kolbenträger) radial stehende Zylinder zur Aufnahme der Kolben sowie jeweils vom Zylinder-Innenende zu einer Übergangsfläche führende Verteilerkanäle aufweist und der andere (Bahnträger) eine Kurvenbahn zur Führung der äußeren Kolbenenden trägt sowie je einen mit einer Übergangsfläche verbundenen Saugkanal und Druckkanal besitzt, wobei der Kolbenträger mit mindestens einer Stirnseite gegen eine Wand des Bahnträgers gehalten und an dieser Stirnseite die Übergangsfläche ausgebildet ist, nach DBP · ... ... (deutsche Patentanmeldung P18 12 635,7-15 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenträger (16, 17) von mindestens zwei Pumpeneinheiten (a, b, c) auf einer gemeinsamen, von Druck- und Saugkanälen freien Welle (10) angeordnet sind.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seitenwandflachen eines zwischen den Kolbenträgern (16,17) benachbarter Pumpeneinheiten angeordneten Gehäuseteils (3, 5) mit den Übergangsflächen beider Pumpeneinheiten zusammenwirkende Kanalmündungen (29 - 32; 54, 55, 58, 59) aufweist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Kolbenträgern (16, 17) benachbarter Pumpeneinheiten angeordnete Gehäuseteil (3, 5) mindestens einen beiden Pumpeneinheiten gemeinsamen Kanal (37, 39, 53) aufweist.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kanal (53) den Saugkanal beider Pumpeneinheiten bildet.
5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mehrstufigen Pumpe der gemeinsame Kanal den Druckkanal der

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vorgeschalteten und den Saugkanal der nachgeschalteten Pumpeneinheit bildet.
6. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kanal (50) Leckölräume benachbarter Pumpeneinheiten verbindet.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pumpeneinheiten hintereinander geschaltet sind.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pumpeneinheiten (a, b, c) parallel-geschaltet sind.
9. Pumpe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch drei Pumpeneinheiten, von denen die beiden äußeren (a, c) die halbe Kapazität der mittleren (b) haben und deren Kurvenbahnen (23) eine Exzentrizität besitzen, die derjenigen der mittleren Pumpeneinheit entgegengesetzt ist.
10.Pumpe nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnträger (24) aller drei Pumpeneinheiten zur Änderung der Kapazität gemeinsam verschwenkbar, die Schwenkantriebe (27) aber so gekuppelt sind, daß die Schwenkbewegungen bei den äußeren Pumpeneinheiten (a, c) entgegengesetzt der Schwenkbewegung bei der mittleren Pumpeneinheit (b) sind.
11.Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf ein System wirkenden Pumpeneinheiten nur eine durch Verschwenken des Bahnträgers (24) regelbar ist.
12.Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Pumpeneinheit regelbar ist
13.Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufigen Pumpen die letzte Stufe regelbar ist*

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14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) an ihren Befestigungsstellen (13, 14, 15) für die Kolbenträger (16, 17) ihren größten Durchmesser höchstens um 30 % unterschreitet.
15. Pumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich der größte Durchmesser an einer Befestigungsstelle (13) für einen Kolbenträger (16, 17) befindet und nach beiden Seiten hin abnimmt.
16. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kolbenträger (i6, 17) mit zugehörigen Kurvenbahnen (24) und Gehäuseringen (2, 4, 6) als auch die restlichen Gehäuseteile (1, 3, 5, 7) eine derart einander angepaßte Scheibenform haben, daß wenigstens zwei "Scheiben" auch für einen anderen Pumpentyp anwendbar sind·

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