DE3143367C2 - - Google Patents
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- DE3143367C2 DE3143367C2 DE19813143367 DE3143367A DE3143367C2 DE 3143367 C2 DE3143367 C2 DE 3143367C2 DE 19813143367 DE19813143367 DE 19813143367 DE 3143367 A DE3143367 A DE 3143367A DE 3143367 C2 DE3143367 C2 DE 3143367C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
- F04B1/10—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary
- F04B1/107—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders
- F04B1/1071—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders with rotary cylinder blocks
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
- F04B1/0404—Details or component parts
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Radialkugelkolbenpumpe mit einem
Pumpengehäuse, einem im Pumpengehäuse angeordneten Zylinderträger
mit Radialbohrungen, in denen Kugelkolben hin- und herbewegbar
angeordnet sind, und mit einer im Pumpengehäuse angeordneten Hub
laufbahn, auf der sich die Kugelkolben abstützen, wobei der
Zylinderträger und die Hublaufbahn relativ zueinander drehbar
sind.
Wälzlagerkugeln als billig herstellbare Präzisionsteile sind seit
langem ein attraktives Bauelement für Pumpenkonstrukteure. Als
Kolben, die auf einer Hublaufbahn abrollen und sich gleichzeitig
in den Radialbohrungen eines Zylinderträgers verschieben können,
erfüllen diese Kugeln gleichzeitig mehrere Aufgaben. Derartige
Pumpen sind an sich seit langem bekannt, in der Praxis haben sie
sich jedoch bisher nicht durchsetzen können.
Eine Radialkugelkolbenpumpe ist bereits aus der DE-PS 8 73 207
bekannt. Bei dieser Radialkugelkolbenpumpe erfolgt bei Drehung
des Zylinderträgers ein Saughub durch Auswärtsbewegung des Kugel
kolbens infolge Fliehkraft nach Maßgabe der Hublaufbahn und ein
Förderhub durch Einwärtsbewegung des Kugelkolbens gegen den Ar
beitsdruck durch von der Hublaufbahn ausgeübte mechanische Zwangs
kräfte.
Bei der bekannten Radialkugelkolbenpumpe, die eine im Querschnitt
ebene Lauffläche der Hublaufbahn aufweist, so daß die Berührung
zwischen Kugelkolben und Lauffläche in der durch die Bewegungs
richtungen der Kugelkolben festgelegten Ebene erfolgt, wird rela
tiv leicht ein nachteiliger Reibungszustand erreicht. Die
Funktion der Pumpe ist dann aus zwei Gründen gefährdet. Zum einen
kann während des Saughubs die Fliehkraft kleiner sein als die
durch Schmutz auftretende Reibkraft zwischen Kugelkolben und Wan
dung der Radialbohrung. Die Kugel bleibt dann nahe ihrer inneren
Totpunktlage stecken, was zu einem Ausfall der Förderung führt.
Zum anderen kann eine Zerstörung von Kugel und Hublaufbahn die
Folge sein. Wiederum infolge von Schmutz kann der Kugelkolben
nämlich kurzzeitig, vorzugsweise während des Saughubes, nicht an
der Lauffläche der Hublaufbahn anliegen, was einen Kugelstill
stand und Haftreibung zwischen Kugel und Wand sowie einen hydro
dynamischen Schmierkeil (keine metallische Berührung) zwischen
Kugelkolben und Hublaufbahn im Bereich des Saughubes zur Folge
hat. In bestimmten Bereichen wird der Kugelkolben zusätzlich zur
Fliefkraft noch vom Systemdruck nach außen gedrückt, wodurch er
sich aus der Verklemmung lösen und gegen die Lauffläche der Hub
laufbahn schlagen kann. Die Folgen sind Schlagspuren und Schlupf
bis zur Erreichung der Solldrehzahl. Wenn die Verschmutzung in
der radial äußersten Kugellage auftritt, was wegen der Bewegungs
richtungsumkehr der wahrscheinlichste Fall ist, muß während der
folgenden Halbdrehung der Kugel nicht nur gegen den Betriebsdruck
und die Fliehkraft, sondern auch gegen die Reibkraft infolge der
Verschmutzung bewegt werden. Das führt mit großer Wahrscheinlich
keit zur Beendigung der Kugeldrehbewegung und zur Gleitreibung am
Hubring.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Radialkugel
kolbenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein
Stillstand des Kugelkolbens vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lauf
fläche der Hublaufbahn im Querschnitt derart gestaltet ist, daß
die Abstützung der Kugelkolben auf der Lauffläche beiderseits der
Wirkungslinie der auf den Kugelkolben wirkenden resultierenden
Druckkraft erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Normalkraft
zwischen dem Kugelkolben und der Lauffläche im Verhältnis
1/cosα erhöht (α = Winkel zwischen der durch die Bewegungs
richtungen der Kugelkolben vorgegebenen Ebene und der durch
den Mittelpukt und den Berührungspunkt der Kugelkolben
laufenden Geraden). Dadurch erhöht sich das antreibende Rei
bungsmoment entsprechend. Diese Erhöhung des Antriebsmomentes
auf den Kugelkolben führt im Fall des Eindringens von Schmutz
in den Spalt zwischen Kugelkolben und Radialbohrung zum
"Zerreiben" des Schmutzteilchens, so daß ein Stillstand des
Kugelkolbens weitgehend vermieden wird. Die Sicherheit gegen
Förderausfall durch Steckenbleiben des Kugelkolbens und
Totalausfall infolge mechanischer Schäden wird dadurch wesent
lich erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Lauffläche der Hublaufbahn im Querschnitt
V-förmig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine symme
trische Anordnung, bei der die Berührungspunkte zwischen der
Oberfläche der Kugelkolben und der Lauffläche der Hublaufbahn
in Abhängigkeit von dem von den Schenkeln des V eingeschlos
senen Winkels und dem Radius der Kugelkolben mehr oder weniger
weit neben der Ebene liegen, in der die Kugelkolben sich hin-
und herbewegen. Am Grund des V wird dabei eine Rinne gebildet,
in der keine Berührung zwischen dem Kugelkolben und der Lauf
fläche erfolgt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die
Seitenflanken der Lauffläche im Querschnitt bogenförmig aus
gebildet sein. Das führt zu einer Verringerung der Hertzschen
Pressung durch Konvex-Konkav-Paarung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
Es zeigt
Fig. 1 schematisch eine Radialkugelkolbenpumpe im Querschnitt
mit einer exzentrisch angeordneten Hublaufbahn,
Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch eine Radialkugelkolben
pumpe mit einer im Querschnitt V-förmigen, exzentrisch
angeordneten Hublaufbahn,
Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine Radialkugelkolbenpumpe
mit im Querschnitt bogenförmiger Hublaufbahn,
Fig. 4 schematisch eine Radialkugelkolbenpumpe im Querschnitt
mit einer konzentrisch angeordneten, Hubkurven aufweisen
den Hublaufbahn.
Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Radialkugelkolben
pumpe 1 weist ein topfförmiges Pumpengehäuse 2 auf, das mit
einem nicht dargestellten Abschlußdeckel verschließbar ist.
Im Pumpengehäuse 2 ist eine ringförmige Hublaufbahn 3 angeord
net, die eine Lauffläche für Kugelkolben 4 bildet. Die Kugelkol
ben 4 sind in Radialbohrungen 5 eines exzentrisch zur Hublaufbahn
3 angeordneten Zylinderträgers 6 angeordnet. Die Kugelkolben 4
sind in die Radialbohrungen 5 mit kleinem Spiel eingepaßt und
radial hin- und herbewegbar. Der Zylinderträger 6 ist auf einem
Steuerzapfen 7 gelagert, der mittels entsprechender Aussparungen
bzw. Bohrungen die Radialbohrungen 5 über gleichfalls radial
verlaufende Kanäle 8 im Zylinderträger 6 mit einem Ansaugraum im
Pumpengehäuse 2 einerseits und mit einer konzentrisch durch den
Steuerzapfen 7 hindurchgeführten Druckleitung 9 andererseits
verbindet. In Fig. 1 ist im oberen Teil ein Kugelkolben 4 in
seiner inneren Totpunktlage dargestellt. Bei einer Drehung des
Zylinderträgers 6 im Uhrzeigersinn bewegt sich der Kugelkolben 4
radial nach außen, wodurch aus dem, in Fig. 1 nicht sichtbaren,
Ansaugraum Druckmedium angesaugt wird. Der Ansaugvorgang setzt
sich solange fort, wie die radiale Bewegung des Kugelkolbens 4
nach außen andauert, d. h. bis in die in Fig. 1 unten dargestellte
Stellung, in der der Kugelkolben 4 seine äußere Totpunktlage
erreicht hat. In dieser Lage steuert der Steuerzapfen 7 die
Strömungsrichtung um und gibt die Druckleitung 9 frei, so daß bei
der nun nachfolgenden radialen Einwärtsbewegung des Kugelkolbens
4 das zu fördernde Medium in die Druckleitung gedrückt wird, bis
der Kugelkolben 4 wieder seine innere Totpunktlage erreicht.
In den Fig. 2 bis 4 sind verschiedene Ausgestaltungen einer
Hublaufbahn näher dargestellt. In Fig. 2 ist in einem Schnitt
senkrecht zur Laufrichtung eine Hublaufbahn 11 gezeigt, deren
Lauffläche im Querschnitt V-förmig ausgebildet ist. Die Schenkel
12, 13 der Lauffläche sind dabei geradlinig ausgeführt. Die
Berührungspunkte 12 a, 13 a des Kugelkolbens 4 an den Laufflächen
liegen symmetrisch neben der durch die radiale Bewegung des
Kugelkolbens 4 bestimmten Ebene. Der Winkel zwischen dieser Ebene
und der durch den Kugelkolbenmittelpunkt und einen Berührungs
punkt bestimmten Geraden ist mit α bezeichnet. Im unteren Teil
der Hublaufbahn 5 entsteht bei dieser Anordnung eine berührungs
freie Rinne 14.
Eine andere Ausgestaltung einer Hublaufbahn 15 zeigt Fig. 3.
Die Lauffläche der Hublaufbahn 15 ist auch hier im wesentlichen
V-förmig. Die Schenkel 16, 17 der Lauffläche sind jedoch bogen
förmig ausgebildet.
Fig. 4 schließlich zeigt schematisch eine Teilansicht einer
Radialkugelkolbenpumpe 19, bei der der Zylinderträger 20 kon
zentrisch zur Hublaufbahn 21 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung
ist die Hublaufbahn 21 nicht kreisförmig ausgebildet, sondern
weist Erhebungen 22 und Vertiefungen 23 auf, die eine Hubkurve
bilden, durch die der Kugelkolben 24 radial hin- und herbewegbar
wird.
Claims (5)
1. Radialkugelkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem im
Pumpengehäuse angeordneten Zylinderträger mit Radialbohrungen, in
denen Kugelkolben hin- und herbewegbar angeordnet sind, und mit
einer im Pumpengehäuse angeordneten Hublaufbahn, auf der sich die
Kugelkolben abstützen, wobei der Zylinderträger und die Hublauf
bahn relativ zueinander drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lauffläche der Hublaufbahn (3, 11, 15, 23) im Querchnitt
derart gestaltet ist, daß die Abstützung der Kugelkolben (4) auf
der Lauffläche beiderseits der Wirkungslinie der auf den Kugel
kolben (4) wirkenden resultierenden Druckkraft erfolgt.
2. Radialkugelkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Hublaufbahn (11) im Querschnitt V-förmig ausgebildet
ist.
3. Radialkugelkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Hublaufbahn (15) im Querschnitt bogenförmig ausge
bildet ist.
4. Radialkugelkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (a) zwischen der durch
die Bewegungsrichtungen der Kugelkolben (4) vorgegebenen Ebene
und der durch den Mittelpunkt der Kugelkolben (4) und den Berüh
rungspunkt der Kugelkolben (4) mit der Hublaufbahn laufenden
Geraden zwischen 30° und 60° liegt.
5. Radialkugelkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Winkel (α) zwischen der durch die Bewegungsrich
tungen der Kugelkolben (4) vorgegebenen Ebene und der durch den
Mittelpunkt der Kugelkolben (4) und den Berührungspunkt der
Kugelkolben (4) mit der Hublaufbahn laufenden Geraden etwa 45°
beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813143367 DE3143367A1 (de) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Radialkugelkolbenpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813143367 DE3143367A1 (de) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Radialkugelkolbenpumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3143367A1 DE3143367A1 (de) | 1983-05-11 |
DE3143367C2 true DE3143367C2 (de) | 1989-06-29 |
Family
ID=6145373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813143367 Granted DE3143367A1 (de) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Radialkugelkolbenpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3143367A1 (de) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE873207C (de) * | 1944-02-19 | 1953-04-13 | Land Wuerttemberg Baden | Radialkolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe |
-
1981
- 1981-11-02 DE DE19813143367 patent/DE3143367A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3143367A1 (de) | 1983-05-11 |
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