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R a d i a 1 k o 1 b e n p u m p e m 1 t 5 a u g v e n t i 1
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe mit wenigstens-
einem Kolben, der gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbar in einem Gehäuse
geführt und von einem Exzenter beaufschlagt ist, eventuell unter Zwischenschaltung
einer zylindrischen Büchse, wobei als Saugventil im Kolbenboden eine Kugel frei
zwischen einem Dichtsitz und einem Anschlag angeordnet ist.
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Eine Radialkolbenpumpe der obengenannten Art ist beispielsweise aus
der US-Patentschrift -3 682 572 bekannt. Bei dieser bekannten Pumpe ist im Bereich
des Kolbenbodens ein Saugventil in Form eines Dichtsitzes spwie einer in bestimmten
Grenzen frei beweglichen Kugel angeordnet. Die Kugel dichtet während des Druckhubes
des Kolbens durch die Kraft des Pumpmediums in Richtung auf den Exzenter gegenüber
dem Dichtsitz ab. Zum Ansaugen befindet sich in Fortsetzung des Dichtsitzes in Richtung
auf den Exzenter eine Bohrung, welche in eine Querbohrung quer durch den Kolbenboden
mündet, so daß der Kolben selbst gegenüber dem Exzenter eine ebene, runde Fläche
aufweist.
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Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radialkolbenpumpe
der obengenannten Bauart zu erstellen, bei welcher einerseits die Kolben zum Zwecke
einer preiswerten Herstellung eine einfache äußere Form aufweisen, andererseits
eine einwandfreie Funktion der Pumpe gewährleistet sein muß.
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Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichen des Hauptanspruches
gelöst. Durch die Ausbildung der Saugseite des Saugventiles als durchgehende Bohrung
im Kolbenboden in Verbindung mit dem Versatz der Längsachse des Kolbens gegenüber
der Drehachse des Exzenters in Drehrichtung ergibt sich die Möglichkeit, einen Kolben
als rein rotationssymmetrisches Bauteil herzustelien, günstige
Ansaugverhältnisse
durch die seitliche Anlage des Exzenters am Kolben während des Saugvorganges und
gleichzeitig eine Anlage während des Druckhubes im Bereich um die Kolbenlängsachse
zu schaffen.
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Gemäß Anspruch 2 wird das die freie Beweglichkeit der Kugel begrenzende
Bauteil in einem Absatz des Kolbens geführt und durch die die Saugbewegung bewirkende
Feder gehalten.
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Dabei kann gemäß Anspruch 3 dieses Bauteil gleichzeitig die zur Mengenregelung
notwendige Drosselöffnung aufweisen. Eine besonders vorteilhafte und einfache Ausführung
dieses Bauteiles ist gemäß Anspruch 4 festgelegt.
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Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 den Schnitt durch einen Kolben einer
Radialkolbenpumpe; Fig. 2 und 3 Schnitt und Ansicht durch das in den Kolben eingesetzte
Bauteil.
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Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Radialkolbenpumpe mit
dem Schnitt durch einen Kolben. In einem Gehäuse 3 sind mehrere, etwa in einer Ebene
angeordnete Kolben 1 verschiebbar geführt.
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Alle Kolben 1 sind jeweils durch eine Feder 2 in Richtung auf den
Exzenter 4 vorgespannt. Der Exzenter 4 bewegt sich hierbei um die Drehachse 14 und
weist eine Exzentrizität e auf. Jeder der Kolben 1 ist mit seiner Längsachse 13
in Richtung des Pfeiles F entsprechend der Drehrichtung des Exzenters 4 parallel
um den Betrag X verschoben. Zur Verringerung der Reibung ist auf dem Exzenter 4
eine Büchse 5 angeordnet. Diese Büchse 5 steht in direktem Kontakt mit dem jeweiligen
Kolbenboden 7 der Kolben 1. Im Kolbenboden 7 ist jeweils eine Bohrung 11 angeordnet,
welche als Saugbohrung ausgeführt ist, Diese Saugbohrung 11 wird durch eine frei
bewegliche Kugel 8 zumindest während des Druckhubes oder während eines Teiles dieses
Druckhubes gegenüber dem Dichtsitz 9 verschlossen. Diese Teile 11, -9 und 8 bilden
jeweils das Saugventil 6. Die Kugel 8 ist im Innenraum des Kolbens i zwar frei beweglich,
jedoch
durch einen Anschlag 10 begren-z-t. Dieser Anschlag 10 ist im vorliegenden Falle
als Scheibe mit mehreren Durchströmöffnungen 22 ausgeführt, wobei sich diese Scheibe
an einem Absatz 15 des Kolbens 1 abstützt. Wegweisend vom Saugventil 6 schließt
sich an den Anschlag 10 das Drosselteil 24 an, welches eine Drosselöffnung 16 zur
Mengenregulierung in Abhängigkeit von der Drehzahl aufweist. Beide Teile 24 und
10 werden durch die Feder 2 am Absatz 15 gehalten. Das entgegengesetzte Ende der
Feder 2 stützt sich über einen Verschlußstopfen 20 Jeweils am Gehäuse 3 ab. Die
Kolben weisen an ihrer Außenfläche im dem Verschlußstopfen 20 zugewandten Bereich
Aussparungen 23 auf, welche eine Verbindung für das Druckmedium zur Auslaßbohrung
21 herstellen.
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Die Funktion der Radialkolbenpumpe ist folgende: Durch den umlaufenden
Exzenter 4 werden die einzelnen Kolben 1 unter Zwischenschaltung der Büchse 5 und
gegen die Kraft der Federn 2 in ihren Bohrungen auf- und abbewegt. Während des Saughubes,
welcher gem. Fig, 1 für den vollständig geschnittenen Kolben gerade beginnt, erfolgt
eine Bewegung durch die Kraft der Feder 2 in Richtung auf die Drehachse 14. Die
Volumenvergrößerung innerhalb des Kolbens bewirkt einen Druckabfall, wodurch die
Kugel 8 vom Dichtsitz 9 abhebt und aus dem Exzenterraum 12 Hydraulikmedium in den
Kolben einströmt. Die Saugquerschnitte sind - mit Ausnahme der Drosselöffnung 16
- so groß ausgelegt, daß hier keine Drosselung stattfindet. Auf Grund der Massenträgheit
der Kugel sowie der Druckdifferenz zwischen Kolbenraum und Exzenterraum öffnet das
Saugventil 6 und läßt Druckmedium einströmen. Mit zunehmender Drehzahl begrenzt
die Drosselöffnung 16 die einströmende Menge des Druckmediums und regelt so die
geförderte Menge und die Leistungsaufnahme. Infolge der Verschiebung der Längsachse
13 der Kolben 1 gegenüber der Drehachse 14 um den Betrag X wandert die Berührungsstelle
zwischen Büchse 5 und Kolbenboden 7 so weit nach außen, daß die Bohrung 11 - wie
beim teilweise geschnittenen Kolben dargestellt - vollkommen frei liegt und ein
ungehinderter Zustrom von Hydraulikmedium möglich ist. Der nun anschließende Druckhub
bewirkt durch den Versatz X, daß die Berührungsstelle zwischen Büchse 5 und Kolbenboden
7 in Richtung auf die Mitte des Kolbenbodens 7 zu wandert, so daß während dieser
hohen Druckbeanspruchung eine größere Berührungsfläche zur Verfügung steht. Das
Saugventil
6 kann unmittelbar nach Durchlaufen des unteren Totpunktes infolge der Massenträgheit
der Kugel 8 sowie der Druckdifferenz zwischen beiden Seiten des Saugventiles 6 schließen,
so daß für die Druckförderung der gesamte Kolbenweg zur Verfügung steht.
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Das aus Kolbenfläche x Kolbenhub gebildete theoretische Hubvolumen
ist unabhängig von der gewünschten, durch Drosselung verwirklichten Mengenregelung.
Bei entsprechend hoher Drehzahl des Exzenters 4 setzt die Mengenregelung infolge
der Drosselöffnung 16 ein, wobei nach Überfahren des unteren Totpunktes der Unterdruck
im Kolben so lange erhalten bleibt, bis der Kolbenraum entsprechend verkleinert
ist und erst dann der Druckhub einsetzt, wobei sich die Druckdifferenzkraft, die
auf die Kugelprojektionsfläche wirkt, sich umkehrt und das Saugventil schließt.
Dieser Vorgang ist auf Grund der Massenträgheit des Hydraulikmediums und der Kugel
8 so gedämpft, daß kein schlagartiger Druckaufbau erfolgt.
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Als Variante zum Drosselteil 24 ist in den Figuren 2 und 3 ein Bauteil
17 dargestellt, welches in sich sowohl den Anschlag für die Kugel 8 als auch die
Drosselöffnungen 16 beinhaltet. Dabei ist das Bauteil 17 etwa topfförmig ausgebildet,
mit einem nach innen hereingezogenen Mittelteil 19, welches als Anschlag für die
Kugel 8 fungiert. Im restlichen, stehen bleibenden Topfboden 18 sind die Drosselöffnungen
16 angeordnet. Dieses Bauteil 17 vereinigt in sich die beiden Teile 10 und 24 gern.
Fig. 1 und bildet somit eine weitere Verbilligung und Vereinfachung der Radialkolbenpumpe.