DE2053457A1 - Zweistufige Fluidpumpe - Google Patents

Description

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!'VT« »I \,.\M Reg.-Nr. P 93/120

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Applied Power Industries, Inc. Milwaukee, Wisconsin

Zweistufige Fluidpuiape

Die Erfindung betrifft eine zweistufige Fluidpumpe mit zwei getrennten Einzelpumpen, von denen eine die andere speisen und überladen kann und beide einen eigenen Fluidauslaß aufweisen. λ

Fluidpumpen dieser Art zeigen zwei Durchflußzustände, die durch die beiden Einzelpumpen geschaffen werden. Ein ßeispiel für eine solche Fluidpumpe ist in der US-PS 3 053 I86 beschrieben. Diese bekannte zweistufige Fluidpumpe enthält eine Zahnradpumpe, die eine Axialkolbenpumpe speist und überlädt. Eine solche Fluidpumpe kommt aber nicht nur teuer in der Herstellung wegen der Anforderungen an die Bearbeitung der JSylin— dergehäuse und wegen ihrer vielen Teile insbesondere in Verbindung mit ihren Ventilen, sondern sie baut auch nicht sonderlich kompakt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zweistufige Fluidpumpe zu schaffen, die sich durch eine preisgünstige Herstellung und eine kompakte und raumsparende Ausführung bei hohem Wirkungsgrad \ und hoher Lebensdauer sowie geräuschfreiem und pulsationsarmeiu Lauf auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine Einzelpumpe eine von einer Antriebswelle her antreibbare Drehkolbenverdrängerpumpe und die andere eine Radialkolbenpumpe mit mehreren radial gerichteten, von der Ürehkoibenverdrängerpumpe mit Fluid speisbaren und überludbaren Pumpenkammern und darin unter Antrieb von dor Antriebswelle her in iiaug- und Drucktakten hinundhergehenden Pumpenkolben ifjt.

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Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Fluidpumpe kann die Drehkolbenverdrängerpumpe, die eine sogenannte Gerotorpumpe ist, als erste Puwpenstufe arbeiten, wobei sie unter gleichzeitigem Betrieb mit der Ba dialkolbenpumpe diese mit Fluid speist und überlädt. In diesem Falle erzeugen die beiden Einzelpumpen gemeinsam einen kombinierten Durchfluß. Die Drehkolbenverdrängerpumpe, die eine erste Pumpenstufe mit hohem Durchfluß darstellt, kann aber auch entlastet und unter Ableitung ihres Durchflusses betrieben werden, wodurch dann die Badialkolbenpumpe als erste Pumpenstufe arbeiten kann.

Beide Einzelpumpen der erfindungsgemäß ausgebildeten Fluidpumpe haben einen eigenen Fluidauslaß, wobei in Weiterbildung der Erfindung die P Drehkolbenverdrängerpumpe außer dem mit den Pumpenkammern der Radialkolbenpumpe verbundenen Fluidauslaß noch einen zweiten Fluidauslaß aufweist und die Pumpenkammern der Radialkolbenpumpe ihrerseits einen Fluidauslaß besitzen.

Bei einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fluidpumpe besitzt die DrehkolbenVerdrängerpumpe einen äußeren Botor und einen mit der Antriebswelle in Antriebsverbindung stehenden inneren Rotor. Beide Rotoren können dabei eine Innen- bzw. eine Außenverzahnung aufweisen, die miteinander zusammenwirken.

Der Antrieb der Radialkolbenpumpe erfolgt bevorzugt in der Weise, fe daß die Antriebswelle einen exzentrischen Abschnitt mit einem drehbar aufgesetzten Laufring aufweist, der an einem Ende der Pumpenkolben der Radialkolbenpumpe anliegt und diese in radialer Richtung in Saug- und Drucktakten hinundhergehen läßt.

Die Radialkolbenpumpe selbst kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mehrere unabhängig voneinander austauschbare und Pumpenkammem mit jeweils einem darin hinundhergehenden Pumpenkolben festlegende Pumpenkörper aufweisen, mit denen eine Schlitzplatte verbunden ist, die einen Auslaßkanal für die Pumpenkammern festlegt. Bei dieser Bauweise können die einzelnen Pumpenkörper aus ausgewähltem und in idealer Weise wärmebehandeltem Material gefertigt werden, und eine Feinbearbeitung

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ist nur auf sehr kleinen Flächen erforderlich. Außerdem können Pumpenkörper mit unterschiedlicher Bohrung gegeneinander ausgetauscht werden, wodurch sich die Kapazität der einzelnen Pumpeneinleiten verändern läßt.

Ein besonders raumsparender und in sich stabiler Gesanttaufbau ergibt sich, Menu die Drehkolbenverdrängerpumpe in einem Gehäuse untergebracht wird, in das zum einen die von einem Elektromotor koamende Antriebswelle eintritt und auf dem zum anderen die Radialkolbenpumpe aontiert ist. Ein solches Gehäuse kann dabei' an dem Elektromotor festgelegt werden, und außerdem ist eine Anbringung der Radialkolbenpumpe in der Weise möglich und günstig, daß die Schlitzplatte, die Puepenkörper und das Gehäuse durch gemeinsame, die ersten durchsetzende Halteelemente lösbar zusammengehalten werden.

Als Vorteil der Erfindung kann nochmals herausgestellt werden, daß sie zu einer zweistufigen Fluidpumpe führt, die einen koapakten und kostengünstigen Aufbau, einen geräuschlosen und puleationsarmen Betrieb, ein gutes Schmierverhalten, eine gleichmäßige Lastverteilung und eine hohe Lebensdauer zeigt und einen hohen Fluiddurchsatz bei kleinem Druck erzeugen kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Aueführungsbeispiels veranschaulicht; dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene und geschnittene Seitenansicht einer " erfindungsgemäß ausgebildeten zweistufigen Fluidpuape,

Fig. 2 eine Unteransicht der Fluidpumpe von Fig. 1 «it angebauten Entlastungs- und Auslaßventilen in verkleinerte« Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Pumpenkörper einer in der Fluidpumpe von Fig. 1 enthaltenen Radialkolbenpumpe,

Fig. h eine Ansicht des Pumpenkörpers von Fig. 3 »it durch die Linie k - k in Fig. 3 angedeuteter Blickrichtung,

Fig. 5 eine weitere Ansicht des Pumpenkörpers von FLg. 3 mit durch die Linie 5 - 5 in Fig. 3 angedeuteter Blickrichtung,

Fig. 6 eine Ansicht eines für den Antrieb der Pumpenkolben der Radialkolbenpumpe in der Fluidpumpe von Fig. 1 eingesetzten Laufringes mit durch die Linie 6 - 6 in Fig. 1 angedeuteter Blichrichtung in verkleinertem Maßstab,

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Fig. 7 eine Ansicht einer in der Fluidpumpe von Fig. 1 enthaltenen Platte mit durch die Linie 7 - 7 in Fig. 1 angedeuteter Blickrichtung,

Fig. 8 einen Schnitt durch eine in der Fluidpumpe von Fig. 1 enthaltene Drehkolbenverdrängerpumpe entlang der Schnittlinie 8 - 8 in Fig. 1,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch die Antriebswelle für die Fluidpumpe nach Fig. 1 und

Fig. 10 ein Flnßdiagramm für die FJLuidpumpe von Fig. 1.

Zu der dargestellten zweistufigen FJLuidpumpe gehört ale Antriebsquelle beispieleweise ein Elektromotor 1 mit einer Antriebswelle 2, auf die eine weitere Welle 3 aufgekeilt ist. Die beiden Wellen 2 und 3 bilden gemeinsam eine Antriebswelle für den Antrieb einer Drehkolbenverdrängerpumpe ^, die eine sogenannte Gerotorpumpe ist. Außerdem liefern die Wellen 2 und 3 die Antriebskraft für eine Badialkolbenpumpe 5. Die DrehkolbenVerdrängerpumpe k kann der Badialkolbenpumpe 5 über noch im einseinen zu behandelnde Kanäle unter Druck stehendes Fluid zuführen und damit die Badialkolbenpumpe überladen. Außerdem sind in die Leitungszüge ein Entlastungsventil 8 und ein Rückschlagventil 9 eingefügt, so daß die Drehkolbenverdrängerpumpe h über das Bückschlagventil 9 Fluid unter Druck in eine Ausgangsleitung 10 hineinpumpen kann, wo es mit von der Badialkolbenpumpe 5 über eine Leitung 11 abgegebenem Fluid zusammenströmt. Alternativ dazu kann die Drehkolbenverdrängerpumpe h aber auch über das Entlastungsventil 8 abgeschaltet werden, und dann speist nur die Badialkolbenpumpe 5 Fluid unter Druck in die Ausgangsleitung 10 ein. Die beiden Pumpen k und 5 können also in Gleichtakt arbeiten, oder es kann nur die Badialkalbenpumpe 5 wirksam sein, wobei sie ihrerseits durch die Drehkolbenverdrängerpumpe gespeist wird.

Die dargestellte Fluidpumpe besitzt ein Gehäuse H, das mittels Kopfschrauben 12 am Endflansch des Elektromotors 1 festgelegt ist, und außerdem ist am Gehäuse H ein Gehäusedeckel 13 mittels Kopfschrauben 1*f befestigt. Die hohl ausgebildete Welle 3 ist in im Gehäusedeckel 13 sitzenden Nadellagern 15 gelagert, und zwischen ihrem oberen Ende und dem Gehäusedeckel 13 ist eine geeignete Wellendichtung 16 angeordnet.

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Der Gehäusedeckel 13 legt einen äußeren Eotor 20 fest, der eine Pumpenkammer 18 enthält, in der sich ein innerer Botor 21 der Drehkolbenverdrängerpumpe k befindet. Der innere Sotor 21 hat einen Zahn weniger als der äußere Eotor 20, liegt exzentrisch dazu und ist mit der Welle mittels einer Kugel 22 lösbar verbunden, die in Anschläge am inneren Botor 21 und am Umfang der Welle 3 eingreift. Die beiden Botoren 20 und 21 wirken in bekannter Weise wie die Zahnräder einer Zahnradpumpe zusammen, wobei der innere Eotor 21 von der Welle 3 angetrieben wird. Eine Drehkolbenverdrängerpumpe oder Gerotorpumpe der dargestellten Art wird beispielsweise von der Fa. W. H. Nichols Company of Waltham , Massachusetts hergestellt und vertrieben. Das aus der Drehkolbenverdrängerpumpe h austretende Fluid kann über einen Auslaß 2h und eine Leitung 2*fa έ unmittelbar in die Ausgangsleitung 10 eingespeist werden.

Außerdem wird aus der DrehkolbenVerdrängerpumpe k unter Druck austretendes Fluid über Kanäle 23 einer Ringnut 25 im Gehäuse H (Fig. 1) zugeführt, von wo es durch Schlitze 26 in einer Platte 27, sodann über einen Kanal 28 im Pumpenkörper B und an einem Sückschlagkugelventil 29 vorbei in eine Pumpenkammer 30 der Radialkolbenpumpe 5 gelangt. In der die Eumpenkammer 30 bildenden Bohrung 32 im Pumpenkörper B geht ein Pumpenkolben 31 hin und her und sorgt so abwechselnd für Saug- und Drucktakte in der Pumpenkammer 30·

Die Pumpenkolben 31 bewegen sich unter der Einwirkung eines auf der Welle 3 ausgebildeten Exzenterabschnitts 33 hin und her, wobei genauer " in rund um die Welle 3 angeordneten Nadellagern 36 ein Laufring 3*f gelagert ist, an dem die verbreiterten inneren Enden 37 der Pumpenkolben 31 anliegen. Wie Fig. 6 zeigt, besitzt der Laufring 3^ eine Abflachung *f0 auf seiner Oberfläche, an der das innere Ende 37 eines Pumpenkolbens 31 anliegt. Durch diese Abflachung k0 seiner Oberfläche bleibt der Laufring 3k bei rotierender VJeXIe 3 stationär.

Als beoonders günstig hat es sich erwiesen, den Laufring 3**· aus einem guten Lagermetall wie Gußeisen oder ßronze herzustellen. Diese feterLalien haben sich deshalb als wünschenswert erwiesen, well wegen der für einen der Pumpenkolben j\ vorgesehenen Abflachung ^O die anderen Pumpenkolben 31 üicli ebenfalla eigene Sitzflüchen schaffen, indem sie binnen

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weniger als einer Stunde Vollastbetrieb jeweils bleibende Verformungen in den Laufring ^t einprägen. Auf diese Weise entsteht zwLscaen dem Laufring Jk und den Enden 37 der einzelnen Pumpenkolben 31 Flächenberührung, was zu gleichmäßiger Tragwirkung führt.

Die Zeichnung zeigt ferner, daß sich zwischen dem inneren Ende der Welle 3 und dem Gehäuse H noch ein zweiter Satz von Nadellagern hZ befindet. Dabei sorgt die Drehkolbenverdrängerpumpe h für eine gute Schmierung der Nadellager hZ über einen Kanal kh zwischen dem Gehäuse H und der Welle 3· &ΰι Fluidaustritt über den ringförmigen Kanal 44 ergibt im übrigen eine Schmierung der gesamten Radialkolbenpumpe 5, was zu deren ruhigem und zuverlässigem Lauf führt.

Die Verwendung von Nadellagern 15» 36 und h2 trägt zur Kompaktheit der Gesamtkonstruktion bei. Weiter hat sich gezeigt, daß die gleichmäßige radiale Anordnung von drei Pumpenkolben 31 zu einer sehr gleichmäßigen Schubkraftverteilung für den Exzenterabschnitt 33 der Welle 3 führt.

Aus Fig. 3t ^- und 5 t die einen der für jeden Pumpenkolben 31 erforderlichen Pumpenkörper B zeigen, ist deutlich zu ersehen, daß jeweils nur relativ kleine Pumpenkörper für jeden Pumpenkolben 31 benötigt werden, was den erforderlichen Bearbeitungsaufwand verringert. Diese Pumpenkörper B lassen sich außerdem mit besonderer Genauigkeit wärmebehandeln und bis zu hohen Feinheitsgraden feinbearbeiten und können auch leicht repariert oder ersetzt werden. Weiterhin lassen sich auch Pumpenkörper B mit unterschiedlich großen Pumpenkammern für Pumpenkolben 31 ähnlicher Größe vorsehen, so daß die Pumpenkapazität ohne weiteres verändert werden kann.

Auf die Pumpenkörper B ist eine Schlitzplatte 51 aufgesetzt, durch die langschäftige Schraubbolzen 50 hindurchgehen, die nach Durchqueren der Pumpenkörper B in Gewindebohrungen im Gehäuse eingeschraubt sind und den gesamten Aufbau zusammenhalten.

Für die i'luidabfuhr aus der Ha dia !kolbenpumpe ^lj ist ein KaimL Ii vor gesehen, der über eine Leitung 11a zu der an Entlastun^üveutilen KV vor beigehenden. Auegangsleitung 10 Verbindung hat.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   ( 1.J Zweistufige Fluidpumpe mit zwei getrennten Einzelpumpen, von denen
   eine die andere speisen und überladen kann und beide einen eigenen
   Fluidauslaß aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rf nzelpumpe eine von einer Antriebswelle (2, 3) her antreibbare Drehkolbenverdrängerpumpe (k) und die andere eine Badialkolbenpumpe (5) mit mehreren radial gerichteten, von der BrehkolbenVerdrängerpumpe (4) Bit Fluid speisbaren und überladbaren Pumpenkammern (30) und darin unter Antrieb von der Antriebswelle (2« 3) her in Saug- und Drucktakten hinundhergehenden Pumpenkolben (31) ist.
2. 2. Fluidpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Drehkolbenverdrängerpumpe (4) außer dem mit den Pumpenkammern (30) der
   !Radialkolbenpumpe (5) verbundenen Fluidauslaß noch einen zweiten Fluidauslaß aufweist und die Pumpenkammern (30) der Radialkolbenpumpe (5)
   ihrerseits ebenfalls einen Fluidauslaß besitzen.
3. 3· Fluidpumpe nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, daß die
   DrehkolbenVerdrängerpumpe (k) einen äußeren Botor (20) und einen mit
   der Antriebswelle (2, 3) in Antriebsverbindung stehenden inneren Botor (21) aufweist.
4. k. Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2, 3) einen Exzenterabschnitt (33) mit einem " drehbar aufgesetzten Laufring (3*f) aufweist, der an einem Ende (37) der Pumpenkolben (31) der Radialkolbenpumpe (5) anliegt und diese in radialer Richtung in Saug- und Drucktakten hi^undhergehen läßt.
5. 5. Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Eadialkolbenpumpe (5) mehrere unabhängig voneinander austauschbare und Pnmpenkammern (30) mit jeweils einem darin hinundhergehenden
   Pumpenkolben (31) festlegende Pumpenkörper (B) aufweist, mit denen eine Schlitzplatte (51) verbunden ist, die einen Auslaßkanal (11) für die
   Pumpenkammern (30) festlegt.

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6. 6. Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolbenverdrängerpumpe (4) in einem Gehäuse (H) untergebracht ist, in das zum einen die von einem Elektromotor (1) kommende Antriebswelle (2, 3) eintritt und mit dem zum anderen die Radialkolbenpumpe (5) verbunden ist.
7. 7. Fluidpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (H) an dem Elektromotor (1) festgelegt ist.
8. 8. Fluidpumpe nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzplatte (51), die Pumpenkörper (B) und das Gehäuse (H) durch gemeinsame, die ersten (51» B) durchsetzende Halteelemente (50) lösbar zusammengehalten sind.

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