DE2061960B2 - Radialkolbenpumpe mit Drosseleinrichtung zur Begrenzung des Fördervolumens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe mit in einem Gehäuse sternförmig etwa in einer Ebene angeordneten Zylindern und durch eine Exzenterwelle betätigte, federbelastete Kolben, bei welcher das Pumpmedium über am Umfang des Exzenters angeordnete Nuten angesaugt, durch die hohlen Kolben gepumpt und über mindestens ein Rückschlagventil im Gehäuse weiter gefördert wird.

Die Regelung der Fördermenge von Kolbenpumpen allgemein ist in den bekannten Ausführungen besonders aufwendig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Radialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff, welche während ihres Betriebes eine große Drehzahlspannweite durchläuft, eine Begrenzung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Antriebszahl mit einfachsten Mitteln durchzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolben als Drosselstelle ausgebildet sind. Durch die Ausbildung der Kolben als Drosselstelle wird im Pumpmedium mit zunehmender Drehzahl ein zunehmender Widerstand entgegengesetzt, welcher dazu führt, daß von einer bestimmten Drehzahl ab die Fördermenge nicht mehr 'linear mit dieser Drehzahl ansteigt, sondern einen maximalen Wert erreicht, welcher nahezu unabhängig von einer weiteren Drehzahlsteigerung ist. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist beispielsweise die Tatsache, daß bei Verstopfung dieser Drosselstelle sämtliche beweglichen Teile der Radialkolbenpumpe weiterhin im Pumpmedium umlaufen und somit weder heißlaufen noch fressen können, selbst wenn der Förderstrom unterbrochen ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß die exzenterseitigen Enden der Kolben einen Drosselquerschnitt aufweisen. Ein Drosselquerschnitt an dieser Stelle der Kolben ist schon deshalb vorteilhaft, da die Kolben dort zur Abstützung der Rückstellfedern bereits einen Bund aufweisen. Es ist also ohne den geringsten Mehraufwand an den exzenterseitigen Enden der Kolben ein Drosselquerschnitt in Form einer Bohrung mit einem geringen Durchmesser anzubringen.

Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es weiterhin, daß zwischen einem Bund im exzenterseitigen Ende der Kolben und den Rückstellfedern jeweils eine Drosselscheibe angeordnet ist. Diese Ausführung vereinigt in sich eine besonders preiswerte Herstellung des Drosselquerschnittes durch Ausstanzen der Drosselscheibe aus dünnem Material, wobei diese Drosselscheibe ein sehr geringes Gewicht aufweist und durch die Kraft der Rückstellfedern gehalten ίο wird. Durch Verwendung von dünnem Material wird weiterhin eine nahezu temperaturunabhängige Wirkung der Drosselung erzielt. Außerdem ist durch die Verwendung dieser Drosselscheiben die Möglichkeit gegeben, bei völlig gleichem Aufbau der Pumpen verschiedene Kennlinien durch verschieden große Bohrungen in den Drosselscheiben zu erzielen, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, verschiedene Kolben mit verschiedenen Drosselbohrungen auszustatten, um bei einer einzigen Pumpe verschieden stark gedrosselte Förderströme zu erhalten.

Die erfindungsgemäße, einfache Drosselung der Fördermenge, welche leicht auf den jeweiligen Bedarf abgestimmt werden kann, vermeidet einen in ungedrosseltem Zustand linear in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl ansteigenden Förderstrom, und spart dadurch Antriebsleistung bei höheren Drehzahlen in erheblichem Maße ein. Ebenfalls wird dadurch ein Ansteigen der Pumpengeräusche vermieden. Die Figuren zeigen im einzelnen:

F i g. 1 einen Längsschnitt I-I durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe,

Fig.2 einen Querschnitt H-II durch die Radialkolbenpumpe gemäß F i g. 1,

F i g. 3 den Schnitt IV-IV durch den Gleitschuh, Fig. 4 die Ansicht des Gleitschuhes gemäß Fig. 3,

Fig.5 den Schnitt VI-VI durch die Drosselscheibe,

F i g. 6 die Ansicht der Drosselscheibe gemäß Fig.5,

Fig.7 die Förderkennlinie einer Radialkolbenpumpe mit Drosselung.

Die in den F i g. 1 und 2 wiedergegebene Radialkolbenpumpe setzt sich aus. den folgenden Einzelteilen zusammen: Das einseitig offene Gehäuse 4 ist durch den Deckel 5 verschlossen, wobei beide Teile durch Schrauben 17 zusammengehalten werden. Die Exzenterwelle 1 durchdringt den Deckel 5 und ist sowohl in diesem Deckel als auch im Gehäuse 4 gelagert. Im Gehäuse 4 sind in einer Ebene mehrere Zylinder 15 sternförmig angeordnet, wobei sich in diesen Zylindern Kolben 6 befinden. Die Kolben 6 werden durch den Exzenter 2, welcher einteilig mit der Exzenterwelle 1 ausgeführt ist, betätigt. Jeweils zwisehen den Kolben 6 und dem Exzenter 2 sind Gleitschuhe 8 angeordnet, wobei jeweils eine Rückstellfeder? einen Kraftschluß zwischen Kolben 6, Gleitschuh 8 und dem Exzenter 2 aufrechterhält. Die Zylinder 15 sind an ihren dem Exzenter 2 entgegengesetzten Enden durch jeweils einen Zylinderabschlul; 14 abgedichtet, wobei sich die Rückstellfeder 7 ar diesem Zylinderabschluß abstützt. Die Rückstellfeder 7 taucht in den Kolben 6 hinein und stützt siel dort an einem Bund ab, wobei zwischen Feder um Bund des Kolbens jeweils eine Drosselscheibe 9 an geordnet ist. Auf der der Rückstellfeder 7 abgewand ten Seite der Drosselscheibe 9 ist der Kolben < durchgehend mit einer Bohrung versehen. Der je

weils zwischen den Kolben 6 und dt;m Exzenter 2 angeordnete Gleitschuh 8 weist an der Berührungsstelle zum Kolben 6 hin eine kegelförmige Anfasung 26 auf sowie als Fortsetzung dieser Anfasung in Richtung auf den Exzenter 2, also in seiner Symmetrieachse, eine Bohrung 25. Der Kolben 6 besitzt an seinem dem Gleitschuh 8 zugekehrten Ende eine Kugelzone, welche mit der kegelförmigen Anfasung 26 im Gleitschuhe eine Linienberührung herstellt. Der Gleitschuh 8 liegt mit einer zylindrischen Fläche auf dem Exzenter 2 auf, wobei beide Teile den gleichen Radius aufweisen. Der Exzenter 2 weist in der Ebene der Zylinder eine Nut 10 auf, welche schmäler ist als die größte Breite des Gleitschuhes 8, vorzugsweise etwa die gleiche Breite wie die Bohrung 25 im Gleitschuh 8. Die Exzenterwelle 1 weist eine Axialbohrung 11 auf, welche sich von dem dem Antrieb der Exzenterwelle 1 entgegengesetzten Ende bis etwa zur Lagerstelle der Exzenterwelle im Deckel 5 erstreckt. Von dieser Axialbohrung 11 gehen in radialer Richtung zwei Schmierbohrungen 27 bis an die Lagerstellen der Exzenterwelle 1, wobei die eine Lagerstelle im Gehäuse 4 und die andere im Deckel 5 angeordnet ist. Weiterhin besteht durch eine Verbindungsbohrung 12 eine Verbindung zwischen der Axialbohrung 11 und der Nut 10 im Exzenter 2. Der Exzrnterraum 3, welcher mit der Saugleitung 20 direkt in Verbindung steht, ist mit der Axialbohrung 11 in der Exzenterwelle 1 über eine Längsbohrung 13 im Gehäuse 4 und über den Raum 30 an der dem Antrieb der Exzenterwelle 1 abgekehrten Stirnseite dieser Exzenterwelle verbunden. In axialer Richtung ist die Exzenterwelle 1 durch den im Durchmesser größer ausgeführten Exzenter 2 fixiert, welcher sowohl gegenüber dem Deckel 5 als auch dem Gehäuse 4 eine Anlauffläche aufweist. Vom Druckraum 29, welcher jeweils von einem Zylinderabschluß 14, einem Zylinder 15, einem Kolben 6, einem Gleitschuhe sowie einem Teil der Außenfläche des Exzenters 2 in der Größe der Bohrung 25 im Gleitschuh 8 entspricht, gebildet wird, verläuft ein Druckkanal 28 im Gehäuse 4 zu dem gemeinsamen Rückschlagventil 16. Das Rückschlagventil 16 wird von einer Ventilplatte 22 gebildet, welche sämtliche Druckkanäle 28 abdeckt und lediglich im Bereich der Druckabflußleitung 21 eine Öffnung aufweist. Dabei drücken mehrere am Umfang verteilte Ventilfedern 23, welche im Deckel 5 angedordnet sind, die Ventilplatte 22 an die Dichtfläche des Gehäuses 4 an, in welcher sich die Druckkanäle 28 befinden. Die Druckkanalabflußleitung 21 mündet in der Druckleitung 19. Die Abdichtung der Radialkolbenpumpe gegenüber der Exzenterwelle 1 erfolgt über einen Dichtring 18 im Deckel 5. Weitere, nicht näher bezeichnete Dichtelemente sind beispielsweise am Zylinderabschluß 14 sowie zwischen dem Deckel 5 und dem Gehäuse 4 angeordnet.

In den F i g. 3 bis 6 sind besonders ausgestaltete Einzelteile der Radialkolbenpumpe gemäß den Fig. 1 und2 wiedergegeben. Der Gleitschuh 8 gemäß F i g. 3 und 4 stellt einen Abschnitt aus einem Ringzylinder dar, wobei der dem Exzenter zugekehrte Radius den gleichen Wert besitzt wie der Exzenter selbst. Weiterhin besitzt der Gleitschuhe in seiner Symmetrieachse eine Bohrung 25 und daran anschließend eine sich kegelförmig erweiternde Anfasung 26. Die axiale Erstreckung der kegelförmigen Anfasung 26 μ bezug auf die Symmetrieachse des Gleitschuhes 8 kann dabei wesentlich geringer gehalten sein, als es aus der F i g. 3 hervorgeht.

In den Fig.5 und6 ist die Drosselscheibe9 im Querschnitt und in Ansicht wiedergegeben. Diese Drosselscheibe9 befindet sich gemäß den Fig. 1 und 2 zwischen der Rückstellfeder 7 und einem Absatz im Kolben 6. Sie besitzt vorzugsweise eine Stärke von 0,1 bis 0,5 mm und weist in ihrer Mitte eine Drosselbohrung 24 auf.

ίο Die Wirkungsweise der Radialkolbenpumpe gemäß den F i g. 1 und 2 zusammen mit den Einzelteilen gemäß den Fig.3 bis 6 ist folgende: Die Radialkolbenpumpe ist entweder über das Gehäuse 4 oder über den Deckel 5 mit einer Brennkraftmaschine verbunden. Dabei wird die Exzenterwelle 1 von einem umlaufenden Teil der Brennkraftmaschine angetrieben. Die umlaufende Exzenterwelle 1 bewirkt über den Exzenter 2 eine Axialbewegung der Kolben 6 in den Zylindern 15, wobei die Kolben 6 durch die

ao Rückstellfedern 7 der Hubbewegung des Exzenters 2 kraftschlüssig folgen. Zwischen den Kolben 6 und dem Exzenter 2 sind jeweils Gleitschuhe 8 angeordnet, welche ebenfalls diese Hubbewegung ausführen. Durch die Verwendung der Gleitschuhe 8 ist es mög-Hch, eine abdichtende Verbindung zwischen dem Exzenter 2 und den Kolben 6 herzustellen, was durch die Ansaugung des Pumpmediums über die Nut 10 am Außendurchmesser des Exzenters 2 nötig ist. Dabei findet diese Abdichtung zwischen dem Exzenter 2

und dem Gleitschuhe durch eine zylindrische Fläche statt, welche durch den Außendurchmesser des Exzenters 2 und die mit dem gleichen Durchmesser hergestellte Fläche des Gleitschuhes 8 gebildet wird. Die Abdichtung zwischen Gleitschuhe und Kolben6 wird durch eine kegelförmige Anfasung 26 im Gleitschuh 8 und eine Kugelzone am Kolben 6 erreicht, wobei die kegelförmige Anfasung 26 sehr schmal gehalten werden kann, wenn nur die Normale auf dieser kegelförmigen Anfasung 26 durch den Mittel-

punkt der Kugelzone des Kolbens 6 verläuft. Durch den umlaufenden Exzenter2 führt der Gleitschuhe nicht nur so wie der Kolben 6 eine Hubbewegung aus, sondern er wird zusätzlich seitlich ausgeschwenkt. Beim Saugvorgang wird der Kolben 6

durch die Rückstellfeder 7, welche sich am Zylinderabschluß abstützt, entsprechend der Bewegung des Exzenters 2 unter Zwischenschaltung des Gleitcchuhese radial nach innen bewegt. Während diese; Saugvorganges steht der Zylinderraum über die Drosselbohrung 24, den hohl ausgeführten Kolben 6 die Bohrung 25 im Gleitschuh β und die Nut 10 in Exzenter 2 mit dem Exzenterrauin 3 in Verbindung welcher wiederum direkt mit der Saugleitung 20 ver bunden ist. Durch eine entsprechende Ausbildunj der Nut 10 in bezug auf den umlaufenden Exzenter ί wird erreicht, daß etwa während des gesamten Saug hubes des Kolbens 6 diese Verbindung aufrcchterhal ten bleibt. Gleichzeitig sperrt das Rückschlagventi 16 über die Ventilfeder 23 und die Ventilplatte 2'.

den Druckkanal 28 ab, so daß aus der Druckabfluß leitung 21 und der Druckleitung 19 kein Druckme dium abgesaugt werden kann. Weiterhin besteht zwi sehen der Nut 10 des Exzenters 2 und dem Exzenter raum 3 eine zweite Verbindung über die Verbiri dungsbohrung 12, die Axialbohrung 11 in der E* zenterwelle 1, den Raum 30 an der Stirnseite der Ej zenterwelle 1 und die Längsbohrung 13 im Gehäuse*: Von dieser Axialbohrung 11 in der Exzentei

welle 1 führen radial gerichtete Schmierbohrungen 27 zu den Lagerstellen der Exzenterwelle I. Nach Vollendung des Saughubes überfährt die Nut 10 der Exzenterwelle 1 den Gleitschuh 8, wodurch das Pumpmedium bei dem daran anschließenden Druckhub gezwungen wird, den Zylinder 15 über den Druckkanal 28 und das Rückschlagventil 16 sowie über die Druckabflußleitung 21 und die Druckleitung 19 zu verlassen. Während des Druckhubes wird der Kolben 6 außer durch die Rückstellfeder 7 zusätzlich durch eine Kraft aus dem Druck des Pumpmediums in der gleichen Richtung beaufschlagt. Diese Kraft ist um so kleiner, je mehr sich der Berührungskreis zwischen der Kugelzone des Kolbens 6 und der kegelförmigen Anfasung 26 des Gleitschuhes 8 dem Außendurchmesser des Kolbens 6 annähert. Die vom Kolben 6 auf den Gleitschuh 8 ausgeübte Kraft wird von diesem über seine Berührungsfläche mit dem Exzenter 2 auf diesen übertragen. Außerdem übt der Druck des Pumpmediums noch eine zusätzliche Kraft auf den Gleitschuh 8 selbst aus, und zwar ist diese Kraft um so kleiner, je größer die Bohrung 25 im Gleitschuhe oder eine entsprechende Aussparung im Gleitschuh 8 zwischen diesem und dem Exzenter ausgeführt ist. Zwischen den Kolben 6 und der Rückstellfeder 7 ist eine Drosselscheibe 9 angeordnet. Diese Drosselscheibe 9 mit der Drosselbohrung 24 bewirkt eine Drosselung der Menge des Pumpmediums in Abhängigkeit von der Drehzahl der Pumpe. Die Drosselbohrung 24 setzt dem einströmenden Pumpmedium mit zunehmender Drehzahl einen zunehmenden Widerstand entgegen, so daß ab einer bestimmten Drehzahl die geförderte Menge nicht mehr linear mit der Drehzahl ansteigt, sondern einem maximalen Wert zustrebt, welcher nahezu unabhängig von einer weiteren Drehzahlsteigerung ist (s. F i g. 7). Durch die geringe Dicke der Drosselscheibe 9 ist ihre Wirkung nahezu temperaturunabhängig, d.h., die Temperatur des Pumpmediums übt dadurch einer nur unwesentlichen Einfluß auf die Drosselkurve aus,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Radialkolbenpumpe mit in einem Gehäuse sternförmig etwa in einer Ebene angeordneten Zylindern und durch eine Exzenterwelle betätigte, federbelastete Kolben, bei welcher das Pumpmedium über am Umfang des Exzenters angeordnete Nuten angesaugt, durch die hohlen Kolben gepumpt und über mindestens ein Rückschlagventil im Gehäuse weiter gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (6) als Drosselstelle ausgebildet sind.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die exzenterseitigen Enden der Kolben (6) einen Drosselquerschnitt aufweisen.

3. Radialkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Bund im exzenterseitigen Ende der Kolben (6) und den Rückstellfedern (7) jeweils eine Drosselscheibe (9) angeordnet ist.