DE19650276A1 - Reciprocating pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe mit in einem Pumpenblock einander gegenüberliegend angeordneten Kolben, die von einer Motorantriebswelle exzentergesteuert hin- und herbewegbar sind, wobei ein beide Kolben verbindendes Koppelelement vorgesehen ist, welches in radialer Richtung der miteinander fluchtenden Kolbenachsen hin- und herbewegbar ist und den Verdichtungshub des einen Kolbens als Rückhub auf den anderen Kolben überträgt.The invention relates to a reciprocating pump in one Pump block pistons arranged opposite each other, which is eccentrically controlled by a motor drive shaft can be moved here, one connecting both pistons Coupling element is provided, which is in the radial direction of the piston axes aligned with each other is movable and the compression stroke of a piston as a return stroke to the other piston.
Eine derartige Hubkolbenpumpe ist beispielsweise aus der EP 0 666 418 A1 bekannt. Bei dieser Pumpe ist ein in Umfangsrichtung offenes, in Form einer Bügelfeder ausgebildetes Koppelelement vorgesehen, welches durch Biegen eines im wesentlichen streifenartigen Schnitteils hergestellt ist. Die Bügelfeder hat gabelförmige federnde Arme, mit denen sie den Exzenter in Umfangsrichtung umgebend auf einen jeweiligen Hals der Kolben einrastbar ist und die Stirnseiten der Kolben in Anlage an den Exzenter hält.Such a reciprocating piston pump is, for example, from EP 0 666 418 A1 known. This pump has an in Open circumferential direction, in the form of a bow spring trained coupling element provided, which by bending an essentially strip-like cut part is made. The bow spring has fork-shaped springy Arms with which they surround the eccentric in the circumferential direction the piston can be snapped onto a respective neck and the End faces of the pistons in contact with the eccentric.
Dadurch, daß die Kolbenkräfte durch direkte Anlage der Stirnseiten der Kolben an den Exzenter übertragen werden, sowie durch den zusätzlichen, von dem Koppelelement ausgeübten Anpressdruck, unterliegen die Bauteile der bekannten Kolbenpumpe einem hohen Verschleiß. Die Lebensdauer der Kolbenpumpe ist dementsprechend begrenzt.The fact that the piston forces by direct contact with the End faces of the pistons are transferred to the eccentric, as well as by the additional, from the coupling element applied pressure, the components are subject to known piston pump high wear. The The service life of the piston pump is accordingly limited.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der genannten Art so zu verbessern, daß sie verschleißärmer arbeitet und eine höhere Lebensdauer als bekannte Pumpen aufweist.The present invention is therefore based on the object to improve a pump of the type mentioned so that it works with less wear and a longer service life than has known pumps.
Diese Aufgabe wird bei einer Hubkolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Koppelelement im wesentlichen starr ausgebildet und zur Aufnahme der Kolbenkräfte zwischen dem Exzenter oder einem exzentrisch angetriebenen Bauteil und den Kolben angeordnet ist.This task is the beginning of a reciprocating pump described type according to the invention solved in that the Coupling element essentially rigid and Absorption of the piston forces between the eccentric or a eccentrically driven component and the piston arranged is.
Es wird also erfindungsgemäß eine direkte Anlage der Stirnseiten der Kolben an den Exzenter oder auch ein exzentrisch angetriebenes Zwischenbauteil vermieden. Durch die starre Ausbildung des Koppelelements, welches in Kraftrichtung zwischen dem Exzenter und dem Kolben angeordnet ist, können die Kolbenkräfte unter einem geringeren Verschleiß übertragen bzw. aufgenommen werden. Das Koppelelement wird also erfindungsgemäß als kraftübertragendes und -aufnehmendes Glied im Kraftfluß zwischen dem exzentrischen Antrieb und die hin- und herzubewegenden Kolben vorgesehen. Dadurch, daß die Kolben nicht mehr wie bei der bekannten Pumpe durch die Federkraft des Koppelelements gegen den drehenden Exzenter gedrückt werden, ist der beim Betrieb der Pumpe auftretende Verschleiß wesentlich reduziert.According to the invention, it is therefore a direct investment in the End faces of the pistons to the eccentric or also eccentrically driven intermediate component avoided. By the rigid design of the coupling element, which in Direction of force between the eccentric and the piston is arranged, the piston forces under one less wear can be transmitted or recorded. The coupling element is thus according to the invention as force transmitting and absorbing link in the power flow between the eccentric drive and the back and forth provided piston to be moved. Because the pistons no longer as with the known pump due to the spring force of the coupling element pressed against the rotating eccentric is the one that occurs when the pump is operating Significantly reduced wear.
Durch die Steigerung der Lebensdauer der Hubkolbenpumpe eröffnet sich die Möglichkeit, diese als ABS-Pumpe und zugleich zur Unterstützung jeder normalen Abbremsung zu verwenden.By increasing the lifespan of the reciprocating pump opens up the possibility of this as an ABS pump and at the same time to support any normal braking use.
Die Erfindung ist gleichermaßen auf Hubkolbenpumpen anwendbar, bei denen der Exzenter, etwa ein exzentrisch ausgebildeter Abschnitt der Antriebswelle, direkt gegen das Koppelelement läuft oder auch auf solche bevorzugten Pumpen, bei denen ein weiteres exzentrisch angetriebenes Bauteil, wie ein Nadellager vorgesehen ist.The invention is equally applicable to reciprocating pumps applicable where the eccentric is about an eccentric trained section of the drive shaft, directly against the Coupling element runs or on such preferred pumps, where another eccentrically driven component, how a needle bearing is provided.
Zum Hin- und Herbewegen der Kolben können diese in ansich beliebiger Weise mit dem Koppelelement verbunden sein. Nach einer vorteilhaften Erfindungsvariante weist das Koppelelement in seinem Außenumfang zwei radiale Öffnungen auf, in der die radial innenliegenden Kolbenenden aufgenommen und fixiert werden können.To move the pistons back and forth, they can in themselves be connected in any way with the coupling element. After an advantageous variant of the invention Coupling element in its outer circumference two radial openings in which the radially inner piston ends can be recorded and fixed.
Die Kolbenenden könnten mittels eines Stifts oder dergleichen Sicherungselement in der Öffnung fixiert werden. Demgegenüber erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Kolbenenden über ein in der Öffnung vorgesehenes federndes Element, vorzugsweise eine sich in Umfangsrichtung der Öffnung erstreckte Feder, gesichert sind. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine Schnappverbindung oder -sicherung der Kolbenenden in den jeweiligen Öffnungen vorzusehen. In weiterer Ausbildung dieses Erfindungsgedankens ist das federnde Element in eine in Umfangsrichtung der Öffnung verlaufende Nut eingesetzt, welche das federnde Element unverlierbar aufnimmt.The piston ends could be by means of a pin or the same securing element can be fixed in the opening. In contrast, it proves to be advantageous if the Piston ends via a resilient provided in the opening Element, preferably a in the circumferential direction of the Opening extended spring, are secured. This opens the Possibility of a snap connection or securing the Provide piston ends in the respective openings. In further training of this inventive idea is that resilient element in a circumferential direction of the opening extending groove used, which is the resilient element captive.
In entsprechender Weise ist an den in die Öffnungen eingeführten Kolbenenden eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut vorgesehen, in welche das federnde Element einrastbar oder einschnappbar ist, wenn diese in eine jeweilige Öffnung in dem Koppelelement eingesteckt werden.In a corresponding manner is in the openings inserted piston ends a circumferentially extending Groove provided, in which the resilient element can be latched or can be snapped into place in a respective opening be inserted into the coupling element.
Die zumeist aus Stahl gefertigten Kolben laufen üblicherweise in Kolbenbohrungen innerhalb eines aus Aluminium bestehenden Pumpenblocks. Zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften wird daher vorgeschlagen, die Kolben mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Mantelring zu versehen, dessen äußere Mantelfläche geringfügig über die Kolbenlauffläche vorsteht und die Kolben gegen die Kolbenbohrung im Pumpenblock anliegend führt. Es können dann die im Betrieb auftretenden Querkräfte über den Mantelring an den Pumpenblock übertragen werden, was sich angesichts des Trockenlaufs auf der von der Druckseite der Kolben abgewandten Seite als besonders verschleißmindernd und daher vorteilhaft erweist.The pistons, which are mostly made of steel, run usually in piston bores within one Aluminum existing pump blocks. To improve the tribological properties are therefore proposed that Piston with a circumferential jacket ring to be provided, the outer lateral surface slightly above the Piston tread protrudes and the pistons against the Piston bore in the pump block. Then it can the lateral forces occurring during operation via the jacket ring transmitted to the pump block, which is given of dry running on the pressure side of the pistons opposite side as particularly wear-reducing and therefore proves advantageous.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Koppelelement aus einem kreisscheibenförmigen Bauteil gefertigt. Es ist daher in Umfangsrichtung geschlossen, was eine gleichmäßige Kraftaufnahme und -übertragung gewährleistet.In a particularly preferred embodiment of the Invention is the coupling element from one circular disk-shaped component. It is therefore in Circumferential direction closed, which is a uniform Power absorption and transmission guaranteed.
In dem kreisscheibenförmigen Bauteil ist eine Öffnung vorgesehen, innerhalb der der Exzenter oder das exzentrisch angetriebene Bauteil, z. B. in Form eines Nadellagers, drehbar ist.There is an opening in the circular disk-shaped component provided within the the eccentric or the eccentric driven component, e.g. B. in the form of a needle bearing, is rotatable.
Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Abmessung der Öffnung derart bemessen, daß der Exzenter oder das exzentrisch angetriebene Bauteil nur im Bereich der momentanen Druckseite gegen die Innenseite des Koppelelements anliegt. Es treten dann in den übrigen Bereichen keine verschleißerhöhenden Reibungskräfte auf, die durch eine erhöhte Leistungsaufnahme des Elektromotors überwunden werden müssen. Bevorzugterweise ist zwischen dem Exzenter oder dem exzentrisch angetriebenen Bauteil und der Innenseite des Koppelelements ein spaltförmiger Zwischenraum, wenn der Exzenter den Druckbereich eines Kolbens verläßt und zu dem anderen gedreht wird.According to a particularly preferred embodiment of the Invention is dimensioned such that the opening the eccentric or the eccentrically driven component only in the area of the current pressure side against the inside of the coupling element. It then occurs in the rest Do not wear areas that increase wear due to an increased power consumption of the electric motor must be overcome. Preferably between the Eccentric or the eccentrically driven component and the Inside of the coupling element a gap-shaped Gap when the eccentric the pressure range of a Piston leaves and is turned to the other.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den zeichnerischen Darstellungen einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe. In der Zeichnung zeigen:Further features, details and advantages of the invention result from the appended claims, the following description and the graphic Representations of a preferred embodiment of the Reciprocating piston pump according to the invention. The drawing shows:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch den Pumpenblock einer erfindungsgemäß ausgebildeten Hubkolbenpumpe mit angedeutetem Elektromotorantrieb; und Figure 1 is a sectional view through the pump block of a reciprocating pump designed according to the invention with an indicated electric motor drive. and
Fig. 2 eine Schnittansicht gesehen in Richtung der Pfeile II-II in Fig. 1. Fig. 2 is a sectional view seen in the direction of the arrows II-II in FIG. 1.
Die Figuren zeigen eine Hubkolbenpumpe mit einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Pumpenblock, in dem einander gegenüberliegend zwei Kolben 4 und 6 in Richtung ihrer miteinander fluchtenden Kolbenachsen 8, 10 exzentergesteuert hin- und herbewegbar sind. Die Kolbenachsen 8 und 10 verlaufen bezüglich einer exzentrischen Pumpenwelle 12 in radialer Richtung. Die Pumpenwelle 12 ist in einer abgesetzten Bohrung 14 des Pumpenblocks 2 über ein Kugellager 16 und ein Nadellager 18 drehbar aufgenommen. Innerhalb des durchmessergrößeren Abschnitts der abgesetzten Bohrung 14 münden die Kolbenbohrungen 20, 22 der Kolben 4 bzw. 6. Auf einem exzentrisch ausgebildeten Abschnitt 24 der Pumpenwelle 12 ist ein Nadellager 26 vorgesehen, dessen äußere Lagerschale 28 eine zylindermantelförmige Druckfläche 30 bildet. Mit der Druckfläche 30 ist die äußere Lagerschale 28 gegen eine Innenseite 32 eines ringförmigen Koppelelements 34 anlegbar. Die Innenseite 32 des Koppelelements 34 bildet eine im wesentlichen ovale Öffnung 36, die so dimensioniert ist, daß die Lagerschale 28 nur dann gegen das Koppelelement 34 anliegt, wenn die lange Exzenterachse des exzentrischen Abschnitts 24 gerade einen im Bereich der Kolben gelegenen Druckbereich des Koppelelements überstreicht.The figures show a reciprocating piston pump with a pump block denoted overall by reference number 2 , in which two pistons 4 and 6, opposite one another, can be moved back and forth in an eccentric manner in the direction of their mutually aligned piston axes 8 , 10 . The piston axes 8 and 10 run in the radial direction with respect to an eccentric pump shaft 12 . The pump shaft 12 is rotatably received in a stepped bore 14 of the pump block 2 via a ball bearing 16 and a needle bearing 18 . The piston bores 20 , 22 of the pistons 4 and 6 open out within the larger diameter section of the stepped bore 14 . On an eccentrically designed section 24 of the pump shaft 12 , a needle bearing 26 is provided, the outer bearing shell 28 of which forms a cylinder surface-shaped pressure surface 30 . With the pressure surface 30 , the outer bearing shell 28 can be placed against an inside 32 of an annular coupling element 34 . The inside 32 of the coupling element 34 forms an essentially oval opening 36 , which is dimensioned such that the bearing shell 28 only bears against the coupling element 34 when the long eccentric axis of the eccentric section 24 just covers a pressure area of the coupling element located in the area of the pistons .
Das Koppelelement 34 weist einander gegenüberliegende radiale Durchgangsöffnungen 38 auf, in welche die radial innenliegenden Enden 40, 42 der Kolben 4 und 6 aufgenommen sind. Die Kolbenenden 40, 42 sind abgedreht und eine hierbei jeweils entstehende Stufe 44 liegt gegen einen abgeflachten Umfangsabschnitt 46 des Koppelelements 34 an. Zur Lagesicherung der Kolbenenden 40 und 42 in der jeweiligen radialen Öffnung 38 des Koppelelements 34 ist ein federndes Sicherungselement 48 in Form einer schräg gewickelten Feder 50 vorgesehen, welche in einer in Umfangsrichtung der Öffnung 38 verlaufenden Nut 52 derart aufgenommen ist, daß sie mit einer an den Kolbenenden 40, 42 der Kolben 4, 8 vorgesehenen Nut 54 eine Schnappverbindung ausbilden kann. Die Stirnseiten 56 der Kolbenenden 40, 42 sind zur Innenseite 32 bzw. zur Öffnung 36 des Koppelelements 34 in der radialen Öffnung 38 zurückgesetzt, so daß sie einen Abstand zu der gegen die Innenseite 32 des Koppelelements 34 abrollenden äußeren Lagerschale 28 des Nadellagers 26 aufweisen.The coupling element 34 has opposite radial through openings 38 , into which the radially inner ends 40 , 42 of the pistons 4 and 6 are received. The piston ends 40 , 42 are turned off and a step 44 which arises in each case lies against a flattened peripheral section 46 of the coupling element 34 . To secure the position of the piston ends 40 and 42 in the respective radial opening 38 of the coupling element 34 , a resilient securing element 48 is provided in the form of an obliquely wound spring 50 which is received in a groove 52 running in the circumferential direction of the opening 38 in such a way that it engages with a the piston ends 40 , 42 of the piston 4 , 8 provided groove 54 can form a snap connection. The end faces 56 of the piston ends 40 , 42 are set back to the inside 32 or to the opening 36 of the coupling element 34 in the radial opening 38 , so that they are at a distance from the outer bearing shell 28 of the needle bearing 26 rolling against the inside 32 of the coupling element 34 .
Zur Aufnahme von Querkräften sind die Kolben 4, 6 mit einem Mantelring 58 versehen, dessen Mantelfläche 60 geringfügig über die Mantelfläche der Kolben 4, 6 übersteht und gegen die Laufflächen der Kolbenbohrungen 20, 22 läuft. Der jeweilige Mantelring 58 ist hierfür aus einem als Gleitpartner zur Lauffläche der Kolbenbohrung geeigneten Material, beispielsweise PTFE gefertigt.To absorb transverse forces, the pistons 4 , 6 are provided with a jacket ring 58 , the jacket surface 60 of which projects slightly beyond the jacket surface of the pistons 4 , 6 and runs against the running surfaces of the piston bores 20 , 22 . For this purpose, the respective jacket ring 58 is made of a material, for example PTFE, which is suitable as a sliding partner for the running surface of the piston bore.
Die Pumpenwelle 12 ist lösbar mit einem in der Fig. 1 angedeuteten Antriebswellenzapfen 62 eines Elektromotors verbindbar. Sie weist hierfür an ihrem elektromotorseitigen freien Ende eine axiale Bohrung 64 auf, in welche der Antriebswellenzapfen 62 einsteckbar ist. Zur drehfesten Kopplung des Antriebswellenzapfens 62 und der Pumpenwelle 12 ist am Ende der Pumpenwelle 12 ein randoffener Querschlitz 66 vorgesehen, in den ein in eine Querbohrung des Antriebswellenzapfens 62 gesteckter Sicherungsstift 68 eingreift und somit eine drehfeste Kopplung bewirkt. Durch diese Zweiteilung in elektromotorseitige Antriebswelle und Pumpenwelle können durch die Pumpenkräfte hervorgerufene Verbiegungen der Motorwelle verhindert werden. Sie kann dementsprechend geringfügiger dimensioniert werden, da die Kolbenkräfte im Bereich des Pumpenblocks 2 übertragen bzw. aufgenommen werden.The pump shaft 12 can be detachably connected to a drive shaft journal 62, indicated in FIG. 1, of an electric motor. For this purpose, it has an axial bore 64 at its free end on the side of the electric motor, into which the drive shaft journal 62 can be inserted. For the rotationally fixed coupling of the drive shaft journal 62 and the pump shaft 12 of the pump shaft is at the end 12 is provided an edge-open transverse slot 66 which engages the one plugged into a transverse bore of the drive shaft pin 62 securing pin 68, and thus effects a rotatable coupling. This division into electric motor-side drive shaft and pump shaft can prevent the motor shaft from bending caused by the pump forces. Accordingly, it can be dimensioned smaller, since the piston forces are transmitted or absorbed in the area of the pump block 2 .
Beim Betrieb der Kolbenpumpe wird die Pumpenwelle 12 in der vorstehend beschriebenen Weise angetrieben. In Folge des exzentrischen Wellenabschnitts 24 beschreibt das Nadellager 26 eine kreisförmige Bewegung in der Zeichnungsebene der Fig. 2. Hierbei wird die Druckfläche 30 der äußeren Lagerschale 28 abwechselnd gegen die eine oder andere Druckseite der Öffnung 32 des Koppelelements 34 angelegt und bewirkt hierbei ein Hin- und Herbewegen des Koppelelements 34 in Richtung des Doppelpfeils 70, jeweils in Richtung des Verdichtungshubs der Kolben 4 oder 6. Dabei wird über das starre Koppelelement 34 der auf der anderen Seite gelegene Kolben in Rückhub- oder Saugrichtung bewegt, ohne daß das Koppelelement 34 oder gar der Kolben gegen den Exzenter bzw. das Nadellager 26 anliegt. Dadurch, daß das Nadellager 26 mit seiner Druckfläche 30 stets nur auf der momentanen Druckseite gegen das Koppelelement 34 anliegt, kann die äußere Lagerschale 28 gegen die Innenseite 32 des Koppelelements 34 abrollen, was gegenüber einem Abwälzen einen erheblich geringeren Verschleiß verursacht.When the piston pump is operating, the pump shaft 12 is driven in the manner described above. As a result of the eccentric shaft section 24 , the needle bearing 26 describes a circular movement in the plane of the drawing in FIG. 2. Here, the pressure surface 30 of the outer bearing shell 28 is placed alternately against one or the other pressure side of the opening 32 of the coupling element 34 and thereby causes an and moving the coupling element 34 in the direction of the double arrow 70 , in each case in the direction of the compression stroke of the pistons 4 or 6 . The piston located on the other side is moved in the return stroke or suction direction via the rigid coupling element 34 without the coupling element 34 or even the piston resting against the eccentric or the needle bearing 26 . Characterized in that the needle bearing 26 with its pressure surface 30 only abuts against the coupling element 34 on the current pressure side, the outer bearing shell 28 can roll against the inside 32 of the coupling element 34 , which causes considerably less wear compared to rolling.
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