DE4107721C2 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 27 46 069 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, bei der die Kolben in Zylinderbohrungen geführt sind, die in das Gehäuse eingebracht sind. Hierbei liegen die Kolben mit ihrem Außenumfang dichtend an der Wandung ihrer zugehörigen Zylinder­ bohrung an und werden so von dieser geführt. Wäh­ rend der radialen Einwärtsbewegung überfahren von Bohrungen gebildete Einlaßöffnungen der Kolben eine Steuerkante, die von der äußeren Begrenzung eines zentrischen Innenraums der Pumpe gebildet wird. Die Steuerkante wird durch eine Nut gebildet, die in das Pumpengehäuse eingebracht ist. Diese Nut ver­ läuft koaxial zur Mittelachse des Kolbens bezie­ hungsweise Zylinders. Das Einbringen einer derarti­ gen Nut in einen zylindrischen Innenraum ist jedoch nur mit sehr großem Aufwand möglich und daher teuer.

Aus der US-PS 2,621,607 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt. Sie weist einen in einem Zylinder geführ­ ten Kolben auf, der von einer Kurbelwelle in dem Zylinder zwangsweise hin und her geführt ist. Die Zylinderwand weist eine Einlaßöffnung auf, die bei radial innenliegendem Kolben von diesem freigegeben wird. Dadurch gelangt das zu fördernde Medium in den Zylinderraum und wird bei der nach außen ge­ richteten Bewegung des Kolbens aus dem Zylinderraum herausgedrückt. Nachteilig bei dieser Kolbenpumpe ist, daß einerseits die Zwangsführung des Kolbens aufwendig und kostenintensiv ist. Andererseits ist hier eine genaue Bearbeitung der Seitenwände der Zylinder notwendig, damit der Kolben dichtend ge­ führt ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Radialkol­ benpumpe der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach und preisgünstig herstellbar ist und dar­ über hinaus eine präzise Auf- und Zu-Steuerung der Einlaßöffnung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Radialkolbenpumpe ge­ löst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Insbesondere zeichnet sich die erfindungsgemäße Ra­ dialkolbenpumpe dadurch aus, daß ein Kolben in dem Zylinder in lediglich einem Kolbenring geführt ist, welcher einen kleineren Durchmesser als der Zylin­ der besitzt und am Zylinder fest angebracht ist. Der Innendurchmesser des Kolbenrings entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des Kolbens. Der Kolbenring bildet die Steuerkante für eine Einlaß­ öffnung. Durch eine derartige Radialkolbenpumpe wird es also möglich, eine Kante des Kolbenrings als Steuerkante für die Einlaßöffnung zu nutzen. Diese Steuerkante erstreckt sich in Umfangsrichtung des Kolbens, so daß eine definierte, im wesentli­ chen geradlinig verlaufende und somit auf einer großen Länge von der Einlaßöffnung überfahrbare Steuerkante gegeben ist. Durch Wahl der axialen An­ ordnung des Kolbenrings und der unteren Begren­ zungskante der Einlaßöffnung - in Bezug auf die Längsachse des Kolbens gesehen - kann sehr vorteil­ haft der Zeitpunkt bezogen auf den Hub des Kolbens, zu welchem der Einlaßquerschnitt frei wird, be­ stimmt werden. Ein aufwendiges Bearbeiten des Pum­ pengehäuses zum Einbringen einer eine Steuerkante aufweisenden Ausnehmung ist nicht erforderlich. Der Kolbenring kann separat gefertigt und in den Zylin­ der eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Radial­ kolbenpumpe ist somit einfach und preisgünstig her­ stellbar.

In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Einlaßfenster in radial innerster Stellung des Kolbens einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Das Rechteck weist Seitenlängen auf, die so gewählt sind, daß die Seitenlänge in Umfangsrichtung des Kolbens zumindest die dreifache Seitenlänge in axi­ aler Richtung beträgt. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß beim Überfahren der Steuerkante von einer unteren Begrenzungskante der Einlaßöff­ nung plötzlich ein verhältnismäßig großer Einlaß­ querschnitt frei wird. Dies ist auch bei relativ kleinem Kolbenweg möglich. Damit wird erreicht, daß der Zylinderinnenraum sehr schnell gefüllt wird. Damit werden Druckstöße, Pulsation und Geräusche im Betrieb der Pumpe entscheidend vermindert.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus­ führungsbeispiels beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen den Axialschnitt und Radial­ schnitt einer Radialkolbenpumpe,

Fig. 3 und 4 zeigen zur Darstellung des Kolben­ ringes eine Vergrößerung, wobei Fig. 4 den Kolben in einer übertrie­ benen verkanteten Position zeigt, und

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführung eines Kolbenringes.

Der Pumpenkörper 1 ist ein Kreiszylinder mit einem zentrischen Innenraum. In einer oder mehreren Radialebenen (z. B. Fig. 2) dieses Pumpenkörpers sind Radialbohrungen 2.1, 2.2 (Zylinder­ bohrungen) eingebracht. Die Radialbohrungen einer Radialebene (z. B. 2.1) sind jeweils um 90° zueinander versetzt. Die Bohrungen unterschiedlicher Radialebenen können jeweils auf derselben Axialebene liegen wie die in Fig. 1 dargestellten Bohrungen 2.1 und 2.2. Die Bohrungen können jedoch auch gegeneinander versetzt sein, z. B. um 45°. Dies ist in Fig. 1 lediglich angedeutet durch Einzeichnung einer Mittellinie für einen Satz von Bohrungen, welche zwischen den Radialebenen der Bohrungen 2.1 und 2.2 liegen.

Der Zylindereinsatz ist zur Außenseite des Pumpenkörpers 1 hin verschlossen und weist dort lediglich Auslaßöffnungen 24 auf. Grundsätzlich genügt eine solche Auslaßöffnung. Möglich sind jedoch auch - wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist - in Umfangsrichtung mehrere, z. B. drei solcher Auslaßöffnungen, um einen ausreichend großen Auslaßquerschnitt zu erreichen. Die Kolbenringe und Zylindereinsätze 3.1, 3.2 haben ebenfalls kreiszylindrische Gestalt. Nach dem Einsetzen der Zylinderein­ sätze wird der Pumpenkörper 1 auf seinem Umfang noch einmal bearbeitet. Dabei werden auf dem Umfang Nuten (Ringkanäle 7.1, 7.2) eingearbeitet. In Fig. 1 ist ferner ein weiterer Ringkanal 7.3 dargestellt, welcher dem Satz der bereits zuvor erwähnten Bohrungen zugeordnet ist, welche gegenüber den dargestellten Bohrungen um jeweils 45° versetzt und daher in der Zeich­ nungsebene nicht darstellbar sind. In jeder Nut liegt ein Ring 8.1, 8.2, 8.3, der jeweils als Auslaßventil für die Aus­ laßöffnungen 24 dient und der den Pumpenkörper mit den Zylindereinsätzen elastisch und nachgiebig umschließt. Der Pumpenkörper 1 wird sodann durch einen übergeschobenen Mantel 10 auf seinem Außenumfang verschlossen und durch Dichtungen 13 abgedichtet. Dadurch bilden die Nuten die geschlossenen Ringkanäle 7.1, 7.2, 7.3. Auf den Stirnseiten des Pumpenkörpers liegen Deckel 11 und 12. Die Deckel sind gegenüber dem Mantel 10 durch umlaufende Niederdruck-Dichtungen 9 abgeschlossen. Die Deckel 11, 12 weisen Lagernaben auf, in denen die Enden einer Welle 14 gleitgelagert sind. Eine Dichtung 21 dient der Abdichtung der Welle 14. Mit 25 ist eine Kupplungskerbe am freien Ende der Welle für den Antrieb bezeichnet.

Die Welle weist zwischen ihren Endstücken einen Exzenter 15 auf. Der Exzenter 15 ist ein Kreiszylinder, dessen Achse exzentrisch zur Welle 14 liegt. Der Exzenter 15 erstreckt sich im wesentlichen über die axiale Länge des zentrischen Innen­ raums 22 des Pumpenkörpers 1. Auf dem Exzenter 15 ist drehbar ein Tragkörper 17 unter Zwischenschaltung einer Panzerbuchse 16 gleitgelagert. Die Gleitlagerung besteht zwischen dem Exzenter 15 und der Panzerbuchse 16. Die Panzerbuchse 16 ist mit dem Tragkörper 17 fest verbunden. Der Tragkörper 17 besteht aus einem geeigneten Lagermaterial mit guten Schmier- und Ver­ schleißeigenschaften, z. B. einer Bronze, Sinterbronze oder dgl. Der Tragkörper 17 weist auf seinem Umfang ebene Flächen 18 auf. Jeweils vier solcher Flächen liegen in einer Radialebene auf den Seiten eines Quadrates, dessen Mittelpunkt die Exzenter­ achse ist. Jeder Kolben ist ein topfförmiger Kreiszylinder, dessen dem Innenraum 22 zugewandte Stirnseite 19.1, 19.2 verschlossen ist. In jedem Kolben 4.1, 4.2 liegt eine Druck­ feder 6.1, 6.2, die sich einerseits an der Kolbenstirnfläche 19.1, 19.2 und andererseits an der oberen Stirnseite des Zylindereinsatzes 3.1, 3.2 abstützt. Die Kolben 4.1, 4.2 liegen mit ihrer Kolbenstirnfläche 19.1, 19.2 jeweils auf einer der Flächen 18 des Tragkörpers 17 flächig auf. Dabei liegen die dargestellten Kolben 4.1, 4.2 einer Axialebene jeweils paarweise auf derselben Fläche. Die bereits erwähnten, nicht dargestellten Kolben, deren Achse in Fig. 1 gezeigt ist, liegen dagegen mit ihren Stirnseiten auf den um 45° versetzten Flächen auf.

Jeder Kolben weist eine Einlaßöffnung 23.1, 23.2 auf. Dabei handelt es sich um rechteckige Fenster, die in den Kolbenmantel eingebracht sind. Die Längsseite dieser rechteckigen Fenster liegt in Umfangsrichtung. In einer Radialebene eines jeden Kolbens können mehrere derartiger Fenster liegen. Die axiale Erstreckung der Fenster ist wesentlich kürzer, vorzugsweise kürzer als ein Drittel der Erstreckung in Umfangsrichtung. Der Innenraum 22 des Pumpenkörpers ist mit einem nicht dargestellten Öleinlaßkanal verbunden. Jeder der Ringkanäle 7.1, 7.2, 7.3 ist mit einem separaten (nicht dargestellten) Druckölkanal verbunden. In jede Bohrung 2.1, 2.2 ist ein Kolbenring 5.1, 5.2 und darauf ein Zylindereinsatz 3.1, 3.2 gesteckt.

Der Tragkörper 17 weist weiterhin vier Flächen auf, die ebenfalls auf den Seiten eines Quadrates mit dem Mittelpunkt der Exzenterachse liegen, die jedoch gegenüber den anderen Flächen um 45° versetzt sind.

Die Flächen 18 können mit geringer Krümmung ballig im Sinne der Teilfläche einer Kugel oder eines Zylindermantels sein. Bei dieser Ausgestaltung sind jedoch die Kolben in den Zylindern in üblicher Weise geradgeführt (vgl. DE-C 19 03 256). Mit dieser sphärischen Ausgestaltung der Tragflächen werden Fluchtungsfeh­ ler usw. (siehe oben) so weit ausgeglichen, daß statische Überbestimmungen vermieden werden. In der dargestellten Ausführung sind die Flächen 18 jedoch völlig eben. Daher übernehmen diese Flächen die Führung der Kolben. Relativ zu den Zylindern sind die Kolben derart beweglich, daß sich der Schnitt- bzw. Kreuzungswinkel zwischen der Zylinderachse so einstellen kann, wie dies durch die Flächen gefordert ist. Bei dieser Ausführung sitzen in den Radialbohrungen 2.1, 2.2 kreisförmige Kolbenringe 5.1, 5.2, vorzugsweise an dem dem Innenraum 22 des Pumpenkörpers 1 zugewandten Ende. Diese Kolbenringe haben einen geringeren Durchmesser als den Innendurchmesser der Zylindereinsätze 3.1, 3.2. Jeder Kolben 4.1, 4.2 ist in einem solchen Kolbenring gleitend geführt.

Zur Funktion der Pumpe:
Bei drehendem Antrieb der Welle 14 führt der Exzenter 15 in dem Innenraum 22 eine Taumelbewegung aus. Dabei liegen die Zylinder unter der Kraft ihrer jeweiligen Druckfeder 6 mit ihrer Stirnfläche 19 auf einer der Flächen 18 auf. Da sich die Panzerbuchse 16 und der Tragkörper 17 relativ zu dem Exzenter drehen können, macht der Tragkörper 17 die Drehbewegung des Exzenters 15 um seine eigene Achse nicht mit. Der Tragkörper führt daher relativ zu den Flächen 18 lediglich eine senkrechte Auf- und Ab- und eine geringe Parallelbewegung aus. Hierdurch werden zum einen große Relativbewegungen zwischen den Zylindern und dem Exzenter vermieden.

Durch die Auf- und Abwärtsbewegung werden die Kolben zum einen gegen die Kraft ihrer Druckfedern 6.1 radial nach außen gedrückt. Dabei wird das in den Zylindern befindliche Öl durch die Auslaßöffnungen 24 unter Überwindung des Auslaßwiderstandes des als Rückschlagventil dienden Ringes 8.1 bzw. 8.2 in den Ringraum 7.1 bzw. 7.2 und von dort in den entsprechenden Druckölkanal gedrückt. Andererseits folgt jeder Zylinder unter der Kraft seiner Druckfeder dem Exzenter radial nach innen. Dabei werden die Auslaßöffnungen 24 durch den Ring 8.1 bzw. 8.2 verschlossen. Es entsteht zunächst in dem Zylinder ein Vakuum, bis die Einlaßöffnungen 23.1, 23.2 mit dem jeweiligen Kolben­ ring 5.1, 5.2 als Steuerkante einen Öffnungsquerschnitt zum Pumpeninnenraum 22 hin freigeben. Nunmehr wird der Zylinder mit Öl gefüllt.

Zur Funktion des Tragkörpers 17:
Infolge der flächigen Anlage der Zylinder an den Flächen des Tragkörpers ist die Flächenpressung selbst bei hohen Drücken so niedrig, daß für den Tragkörper ein geeignetes Lagermetall verwandt werden kann. Ebenso kann für die Kolben ein geringer­ wertiges Material ausgewählt werden.

Dies gilt auch bei leicht gekrümmter Ausführung der Flächen nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten, im einzelnen dargestellten Ausführungsbeispiel übernehmen die Flächen 18 des Tragkörpers 17 außerdem eine Geradführung der ihnen zugeordneten Kolben. Zur Vermeidung von statischen Überbestimmungen und einer nicht flächigen Auflage der Kolbenstirnflächen 19 auf den Flächen 18 sind daher die Zylinder in Kolbenringen geführt. Diese Kolbenringe 5.1, 5.2 haben in axialer Richtung eine sehr geringe Ausdehnung. Ein rechteckiger Querschnitt dieser Kolbenringe ist zwar vorteil­ haft für die Dichtwirkung. Die Erstreckung in axialer Richtung ist jedoch so gering, daß die führende Wirkung dieser Kolben­ ringe gering ist. Außerdem ist der Zylinder-Innendurchmesser größer als der Kolbenring-Innendurchmesser. Dadurch können sich die Kolben in den Kolbenringen und den im Durchmesser größeren Zylindern etwas verkanten. Die Kolben können sich also in ihrer Lage so ausrichten, daß die Kolbenstirnflächen 19 satt auf den ebenen Flächen 18 aufliegen.

Eine vorteilhafte Ausführung der Kolbenringe ergibt sich aus den Vergrößerungen nach den Fig. 3 und 4 sowie 5. Nach Fig. 3, 4 besteht jeder Kolbenring aus einem Paket von mindestens drei ebenen, kreisförmigen Ringen 26, 27, 28, die aufeinander geschichtet sind. Jedem dieser Ringe ist eine besondere Funktion zugewiesen, und zwar die Steuerfunktion (Steuerring 26), die Führungsfunktion (Führungsring 27) und die Dichtfunktion (Dichtring 28). Insbesondere für die Dichtfunk­ tion können auch mehrere Ringe vorgesehen werden.

Die Zylinderbohrung 2 weist auf ihrem dem Innenraum 22 zugewandten Ende eine Umlaufkante 29 auf, welche einen verkleinerten Innendurchmesser hat. Diese Umlaufkante bildet die Auflage für das Kolbenring-Paket. Der Zylindereinsatz 3 ist in der Zylinderbohrung 2 so axial festgelegt, daß die dem Innenraum 22 zugewandte ringförmige Stirnfläche des Zylinder­ einsatzes 2 die Kolbenringe nicht berührt oder nur so gering berührt, daß die Bewegungsfreiheit der Ringe des Kolbenring- Pakets nicht beeinträchtigt ist.

Auf der Umlaufkante 29, d. h. an dem dem Pumpeninnenraum 22 zugewandten Ende der Zylinderbohrung 2, liegt der Steuerring 26. Der Steuerring 26 hat die Funktion, mit dem Einlaßfenster 23 eine Steuerkante zu bilden. Daher wird für den Steuerring 26 ein Material ausgewählt, das den hydraulischen Belastungen, insbesondere den am Zylindereingang zu erwartenden erosiven Belastungen standhält. Der Außendurchmesser des Steuerrings ist kleiner als der Innendurchmesser der ihn umgebenden Zylinder­ bohrung 2. Andererseits ist der Innendurchmesser des Steuer­ rings 26 mit Spielpassung gleich dem Außendurchmesser des Kolbens 4.

Auf dem Steuerring 26 kann ein Dichtungsring liegen. Auf die Ausführung der Dichtungsringe wird später noch eingegangen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt auf dem Steuerring 26 ein Führungsring 27. Dieser Führungsring 27 hat die Funktion, den Kolben radial zur Zylinderbohrung bzw. dem Zylindereinsatz 3 zu führen. Daher ist der Außendurchmesser des Führungsringes im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Zylinderbohrung 2, welche ihn umgibt, und der Innendurchmesser des Führungs­ ringes ist mit Spielpassung gleich dem Außendurchmesser des Kolbens 4. Der Führungsring 27 wird aus einem für die Gleit­ lagerung geeigneten Material hergestellt, z. B. aus Lagerbronze, Sinterbronze oder gleichwertigen Materialien.

Auf dem Führungsring 27 liegt ein Dichtring 28. Dieser Dichtring 28 bewirkt die dynamische Dichtung des Kolbens 4 gegenüber dem Zylindergehäuse und der Zylinderbohrung. Der Dichtring 28 ist daher aus einem für die Dichtung geeigneten Material, z. B. einem weichen Kunststoff hergestellt. Der Außendurchmesser des Dichtringes 28 ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der ihn umgebenden Zylinderbohrung 2. Der Innendurchmesser des Dichtringes 28 ist dem Außendurchmesser dichtend angepaßt. Infolge des in dem Zylinderraum herrschenden Druckes wird der Dichtring 28 derart verformt, daß die Dichtwirkung unterstützt wird. Ferner wird das Paket der Kolbenringe 26, 27, 28 stets aufeinandergedrückt. In den Fig. 3 und 4 ist der Spalt zwischen dem oberen Dichtring 28 und der ihm zugewandten Stirnfläche des Zylindereinsatzes 3 zur Verdeutlichung recht groß gezeichnet. Wesentlich ist, daß der Dichtring durch die Stirnfläche in ihrer Beweglichkeit nicht behindert wird. In der Praxis wird dieser Spalt kleiner sein und die Dimension einer Spielpassung haben.

Aus Fig. 4 ergibt sich die Funktion des Kolbenring-Paketes. In Fig. 4 ist zur Veranschaulichung der Kolben in einer übertrie­ ben stark verkanteten Position gezeigt. Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß der Kolben sich nach der Lage des Tragkörpers 17 und der Welle 14 ausrichtet. Fig. 4 veranschaulicht jedoch, daß durch die Konstruktion des Kolbenring-Paketes 5 auch starke Führungsfehler ausgeglichen werden. Die geneigte Lage des Kolbens bewirkt, daß sich alle Ringe mit Ausnahme des Führungs­ ringes 27 radial zur Zylinderbohrung 22 verschieben. Lediglich der Führungsring 27 behält seine Position bei und gewährlei­ stet, daß der Kolben in radialer Richtung zur Zylinderbohrung 2 nicht wackeln kann. Im Bild ist zu sehen, daß sich der Steuerring 26 nach links und der Dichtring 28 nach rechts verschoben hat. Es ist weiterhin zu ersehen, daß hierdurch die Kolbenringe stufenförmig an dem Umfang des Kolbens anliegen, eine Situation, die zur Dichtung sehr günstig ist. Im übrigen wird aber auch in der verkanteten Stellung der Dichtring 28 weiterhin seiner Dichtfunktion gerecht, da er durch den in dem Zylinderraum herrschenden Druck verformt und gegen den Kolbenumfang gepreßt wird.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführung des Kolbenringes, wobei wiederum der Kolben in einer stark verkanteten Stellung dargestellt ist, um die Funktion des Kolbenringes deutlich zu machen. Der Kolbenring besteht aus zwei ebenen, kreisförmigen Ringen 26 und 28. Jedem dieser Ringe ist eine besondere Funktion zugewiesen, und zwar die Steuerfunktion (Steuerring 26) und die Dichtfunktion (Dichtring 28).

Die Zylinderbohrung 2 weist auf ihrem dem Innenraum 22 zugewandten Ende eine Umlaufkante 29 auf, welche einen verkleinerten Innendurchmesser hat. Diese Umlaufkante bildet die Auflage für das Kolbenring-Paket. Der Zylindereinsatz 3 ist in der Zylinderbohrung 2 so axial festgelegt, daß die dem Innenraum 22 zugewandte ringförmige Stirnfläche des Zylinder­ einsatzes 2 die Kolbenringe nicht berührt oder nur so gering berührt, daß die Bewegungsfreiheit der Ringe des Kolbenring- Pakets nicht beeinträchtigt ist.

Auf der Umlaufkante 29, d. h. an dem dem Pumpeninnenraum zugewandten Ende der Zylinderbohrung 22, liegt der Steuerring 26. Der Steuerring 26 hat die Funktion, mit dem Einlaßfenster 23 eine Steuerkante zu bilden. Daher wird für den Steuerring 26 ein Material ausgewählt, das den hydraulischen Belastungen, insbesondere den am Zylindereingang zu erwartenden erosiven Belastungen standhält. Der Außendurchmesser des Steuerrings ist kleiner als der Innendurchmesser der ihn umgebenden Zylinder­ bohrung 2. Andererseits ist der Innendurchmesser des Steuer­ rings 26 mit Spielpassung gleich dem Außendurchmesser des Kolbens 4.

Auf dem Steuerring 26 liegt der Dichtring 28. Dieser Dichtring ist ein ebener, kreiszylindrischer Ring. Er ist auf seinem Umfang einmal geteilt, und zwar in mehreren, sich schneidenden Teilungsebenen 32, 33, 34, die zwischen den aneinanderstoßenden Enden des Ringes einen zickzack-förmigen Teilungsschlitz bilden. In der dargestellten Form - zu sehen durch die Einlaßöffnung 23 des Kolbens 4 - wird der Teilungsschlitz gebildet durch zwei auf dem Umfang versetzte Axialebenen, in denen der Schlitz etwa bis zu seiner axialen Mitte aufgeschnit­ ten ist, und einer in einer Axialebene liegenden Schnittebene 33, welche die beiden anderen Schnittebenen verbindet. Auf die Funktion dieses Teilungsschnittes, aus der sich auch mögliche Ausführungen ergeben, wird später noch eingegangen. Ferner besitzt der Dichtring 28 auf seinem Umfang eine Nut 31, die an seinem dem Zylindereinsatz 3 zugewandten Ende liegt. In diese Nut ist ein elastischer, zur Dichtung geeigneter O-Ring 30 eingelegt. Dieser O-Ring liegt an der ihn umgebenden Zylinder­ innenwand an. Der Innenumfang des Dichtringes 28 ist so groß, daß der Dichtring sich federnd unter möglichst geringer Öffnung seines Teilungsschlitzes dem Kolbenumfang anschmiegt. Der Außenumfang des Dichtringes 28 ist kleiner als der ihn umgebende Innenumfang der Zylinderbohrung.

Aus Fig. 5 ergibt sich die Funktion dieses Kolbenring-Paketes. In Fig. 5 ist zur Veranschaulichung der Kolben in einer übertrieben stark verkanteten Position gezeigt. Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß der Kolben sich nach der Lage des Tragkörpers 17 und der Welle 14 ausrichtet. Fig. 5 veranschau­ licht jedoch, daß durch die Konstruktion des Kolbenring-Paketes 5 auch starke Führungsfehler ausgeglichen werden. Die geneigte Lage des Kolbens bewirkt, daß sich die beiden Ringe radial zur Zylinderbohrung 22 verschieben. Ferner wird der Dichtring 28 in seinem Trennungsschlitz aufgeweitet. Dadurch wird die Dichtig­ keit allerdings nicht beeinträchtigt. Denn zum einen liegt der Einlagering 30 weiterhin an der Innenwandung der Zylinderboh­ rung an, und zwar infolge der Aufweitung des Dichtringes 28 mit einem erhöhten Anlagedruck. Zum anderen hat aber auch der zickzack-förmige Trennschlitz einen so hohen hydraulischen Widerstand, daß keine Leckagen eintreten. Ferner ist der Trennschlitz hier so angelegt, daß die beiden sich längs der radialen Trennebene 33 überlappenden Enden auch im Falle der Aufweitung dichtend aufeinanderliegen. Folglich bleibt die Dichtwirkung erhalten.

Andererseits wird aber auch durch den Dichtring eine radiale Festlegung des Kolbens relativ zur Zylinderbohrung bewirkt, da durch Anlage des Einlageringes diese Positionierung erfolgt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß es sich hierbei lediglich um die radiale Festlegung in einer einzigen Axialebene der Zylinderbohrung handelt. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Kolben im übrigen frei, sich der Lage der ihn führenden Tragfläche anzupassen.

Abgesehen von der Möglichkeit des Dichtringes, Verkantungen des Kolbens auszugleichen, bewirkt er aber auch eine dynamische Dichtung. Dabei ist davon auszugehen, daß sich in der Reib­ fläche zwischen Kolbenwandung und Innenwandung des Dichtringes ein sehr hoher dynamischer Druck aufbaut, der zum Aufweiten des Dichtringes und damit zur dichtenden Anlage des Einlageringes an der ihn umgebenden Zylinderwandung führt. Der Dichtring gemeinsam mit dem Einlagering 30 erfüllt daher auch die Führungsfunktion, die in dem Beispiel nach Fig. 3, 4 der Führungsring übernimmt.

Zur Funktion der rechteckigen Einlaßfenster:
Wenn ein Kolben radial in den Innenraum 22 fährt, so taucht seine Einlaßöffnung aus dem Kolbenring auf und verbindet dadurch den Innenraum 22 mit dem Zylinderraum des Kolbens. Infolge der rechteckigen Gestalt wird schon beim ersten Auftauchen der Einlaßöffnung ein sehr großer Einlaßquerschnitt freigegeben. Daher kann das Vakuum, das bis dahin in dem Zylinder entstanden ist, sehr schnell durch Öl wieder auf­ gefüllt werden. Der in den Zylinderraum eindringende Ölstrom besitzt wegen des großen Einlaßquerschnittes eine geringe kinetische Energie.

Insbesondere wird aber durch diese Maßnahme ermöglicht, daß der Totweg des Kolbens klein gehalten werden kann. Hierbei ist folgendes zu berücksichtigen: Zur Füllung des Zylinderraums beim Auftauchen der Einlaßöffnung in den Innenraum 22 ist eine bestimmte Zeit erforderlich. Es ist daher nicht möglich, die Einlaßöffnung so zu legen, daß sie lediglich in der unteren Totpunktlage des Kolbens Verbindung mit dem Innenraum 22 hat. Die Einlaßöffnung liegt also so, daß sie bereits vor Erreichen der Totpunktlage in den Innenraum eintaucht und dadurch die Verbindung herstellt zwischen der Einlaßkammer der Pumpe und dem Zylinderinnenraum. Nach der Herstellung der Verbindung legt der Kolben bis zur Erreichung des Totpunktes noch eine Strecke (Totweg) zurück. In dieser Zeit wird der Zylinderinnenraum mit Öl gefüllt. Auf dem Rückweg legt der Kolben dieselbe Strecke zurück. Dabei wird ein entsprechender Teil dieses Öles wieder aus dem Zylinderinnenraum herausgedrückt, bis die Verbindung zu dem Pumpeninnenraum unterbrochen wird. In diesem Augenblick, in dem das Einlaßfenster vollständig hinter der Steuerkante des Pumpengehäuses - hier: der Steuerkante des Steuerringes 26 - verschwindet, hat der Kolben entsprechend seinem sinusförmigen Bewegungsgesetz bereits wieder eine beträchtliche Geschwindig­ keit. Daher kommt es zu einem erheblichen Druckstoß.

Durch die Erfindung wird nun gewährleistet, daß auch bei kleinem Kolbenweg ein großes Einlaßfenster zwischen Pumpen­ innenraum und Zylinderinnenraum entsteht. Damit wird erreicht, daß der Zylinderinnenraum sich schnell füllt. Daher ist nur ein geringer Kolbenweg zur vollständigen Füllung erforderlich. Man kann also mit der erfindungsgemäßen Maßnahme die Einlaßöffnung axial so im Mantel vorsehen, daß sie ein Einlaßfenster erst kurz vor Erreichen der Totpunktlage des Kolbens freigibt. Damit werden die Druckstöße, Pulsationen und Geräusche entscheidend vermindert.

Hierauf dürfte die wesentliche Verminderung der Pulsation und Pulsationsgeräusche zurückzuführen sein.

Hierbei sei jedoch hervorgehoben, daß es nicht eigentlich auf die rechteckige Gestalt der Einlaßöffnung selbst ankommt.

Entscheidend ist vielmehr, daß die untere Begrenzungskante der Einlaßöffnung sich möglichst lang über den Umfang erstreckt und möglichst nahe am oberen axialen Ende des Kolbens liegt. In Verbindung mit der durch die Zylinderbohrung bzw. den Steuer­ ring 26 gebildeten Steuerkante, die sich ebenfalls in Umfangsrichtung erstreckt, bildet die untere Begrenzungskante der Einlaßöffnung auf diese Weise ein rechteckiges Einlaßfen­ ster, dessen Erstreckung in Umfangsrichtung auch im unteren Totpunkt des Kolbens mehr als dreimal so groß wie die axiale Erstreckung ist. Mit anderen Worten: Es kommt lediglich auf die Lage und Ausbildung des dem Pumpeninnenraum zugewandten Teils der Einlaßöffnung 23 an. Hierdurch wird die rechteckige Gestalt des Einlaßfensters bestimmt, welches in der unteren Totpunktlage die Einlaßkammer und den Zylinderinnenraum verbindet. Die Ausgestaltung der Einlaßöffnung 23 zum anderen Ende des Kolbens hin ist für die Erfindung ohne Bedeutung. Es ist also möglich, den Innenraum 22 mit dem Zylinderraum über ein rechteckiges Einlaßfenster nach dieser Erfindung zu verbinden, auch wenn die Einlaßöffnung 23 selbst zum Beispiel quadratische Form hat - vgl. vor allem Einlaßöffnung 23 in Fig. 5 - oder in Achsrichtung sogar länger als in Umfangsrichtung ist. Es ist also ein Unterschied zu machen zwischen der Ein­ laßöffnung und dem Einlaßfenster, welches durch die untere Begrenzungskante der Einlaßöffnung 23 und die Steuerkante des Pumpengehäuses bzw. Steuerrings 26 gebildet wird.

In Fig. 3 ist weiterhin eine modifizierte Form des Auslaß­ ventils 8 gezeigt. Dieses Auslaßventil ist als Zungenventil ausgebildet. Ferner ist die dem Ringraum 7 zugewandte Stirn­ fläche des Zylindereinsatzes 3 zu einer ebenen Fläche abge­ arbeitet. Die Federzunge 8 ist mit einem Niet oder einer Schraube auf dem Grunde des Ringkanals 7 eingespannt. An das Einspannende folgt ein Zungenstück, welches im wesentlichen mit derselben Krümmung wie der Nutengrund des Ringkanals 7 gekrümmt ist. Sodann folgt eine Knickstelle. Das der Knickstelle folgende freie Ende der Federzunge ist als ebener Ventilteller ausgebildet, welcher sich der ebenen Stirnfläche des Zylinder­ einsatzes 3 anschmiegt. Dieser Ventilteller verschließt die Auslaßöffnung 24 in Richtung in den Zylinderraum. In der Gegenrichtung wird der Ventilteller federnd durch das ausströ­ mende Öl abgehoben. In dem gezeigten Beispiel sind für das ausströmende Öl drei in Umfangsrichtung hintereinander liegende, in die Stirnfläche des Zylindereinsatzes 3 ein­ gebrachte Auslaßöffnungen 24 vorgesehen. Jede dieser Aus­ laßöffnungen hat einen so kleinen Querschnitt, daß der Ventilteller auch bei hohem Druck in dem Ringkanal 7 nicht eingebeult oder gar durchstanzt wird. Die Summe der Auslaß­ querschnitte ist jedoch so groß, daß insgesamt nur ein geringer Auslaßwiderstand entsteht und daß in Auslaßrichtung große Druckkräfte die Federkraft des Ventiltellers in Schließ­ richtung überwinden.

Claims (9)

1. Radialkolbenpumpe mit radial ausgerichteten Zy­ lindern (2) mit darin beweglichen Kolben (4), die durch eine Feder (6) radial nach innen und durch einen drehbaren Exzenter (15) radial nach außen ge­ drückt werden, mit einem Auslaß im radial äußeren Bereich des Zylinders (2), mit einer Einlaßöffnung (23) im Mantel des Kolbens (4), wobei ein zentri­ scher Innenraum (22) der Pumpe als Einlaßkammer dient, wobei die Einlaßöffnung (23) beim Einfahren des Kolbens (4) in den zentrischen Innenraum (22) eine mit dem Zylinder (2) verbundene, in Umfangs­ richtung umlaufende Steuerkante überfährt und da­ durch mit dem Innenraum (22) in Verbindung gerät, und wobei die Einlaßöffnung (23) eine dem Innenraum (22) zugewandte, untere Begrenzungskante besitzt, welche sich in Umfangsrichtung des Kolbens (4) er­ streckt und welche mit der Steuerkante im radial inneren (unteren) Druckpunkt des Kolbens (4) ein Einlaßfenster bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) in dem Zylinder (2) in lediglich ei­ nem Kolbenring (5) geführt ist, welcher einen klei­ neren Durchmesser als der Zylinder (2) besitzt und der in dem Zylinder (2) fest angebracht ist, daß der Innendurchmesser des Kolbenringes (5) im we­ sentlichen dem Außendurchmesser des Kolbens (4) entspricht, und daß der Kolbenring (5) die Steuer­ kante für die Einlaßöffnung (23) bildet.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Einlaßfenster in radial in­ nerster Stellung des Kolbens (4) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei Seitenlängen des Rechtecks so gewählt sind, daß die Seitenlänge in Umfangsrichtung des Kolbens (4) zumindest die drei­ fache Seitenlänge in axialer Richtung beträgt.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (5) aus mehreren ebenen Ringen besteht, die aufeinanderge­ schichtet und aufeinander verschiebbar sind, daß der Außendurchmesser der Ringe etwas kleiner ist als der Durchmesser des sie umgebenden Zylinders (2), daß einer der Ringe (Steuerring 26) der Ein­ laßkammer (Innenraum 22) der Pumpe zugewandt ist und sich an einer Umlaufkante (29) des Zylinders (2) abstützt und mit seiner als Steuerkante dienen­ den inneren Umlaufkante mit der Einlaßöffnung (23) des Kolbens (4) zusammenwirkt, und daß einer der von der Einlaßkammer (Innenraum 22) abgewandten Ringe (Dichtring 28) aus einem zur Dichtung ge­ eigneten Material besteht.

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steuerring (26) aus Stahl oder aus einem vergleichbaren, gegen hydraulische Erosion resistenten Material besteht.

5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, gekennzeich­ net durch einen zusätzlichen ebenen Ring (Führungs­ ring 27), welcher sich mit seinem Außenumfang am Zylinder (2) und mit seinem Innenumfang am Kolben (4) abstützt.

6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ring (Führungsring 27) aus einem Lagerwerkstoff, beispielsweise Lagerbronze, besteht.

7. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicht­ ring (28), der Führungsring (27) und der Steuerring (26) in dieser Reihenfolge - von radial außen nach radial innen betrachtet - aufeinanderliegend im Zy­ linder (2) angeordnet sind.

8. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (2) gebildet werden:
durch eine radiale Zylinderbohrung in dem Pumpen­ körper (1), die sich bis in den Innenraum (22) der Pumpe erstreckt und auf der dem Innenraum (22) zu­ gewandten Seite einen verkleinerten Innendurchmes­ ser besitzt und dadurch die Umlaufkante (29) bil­ det, auf welcher der Steuerring (26) aufliegt, und durch einen Zylindereinsatz (3), der in die Zylin­ derbohrung einsetzbar und in axialer Richtung der Zylinderbohrung festlegbar ist und der einen zylin­ drischen Innenraum besitzt, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Kolbens (4) und kleiner als der Außendurchmesser der Ringe (Dichtungsring 28, Führungsring 27, Steuerring 26) ist, wobei der Zylindereinsatz (3) in seiner fest­ gelegten Position nur so weit in die Zylinderboh­ rung ragt, daß die Ringe (Dichtungsring 28, Füh­ rungsring 27, Steuerring 26) zwischen der Umlauf­ kante (29) der Zylinderbohrung und der ihnen zuge­ wandten ringförmigen Stirnseite des Zylinderein­ satzes (3) verschiebbar aufeinanderliegen und zwi­ schen den Mantel des Kolbens (4) und der sie umge­ benden Wand der Zylinderbohrung so viel Platz ha­ ben, daß sie durch Fluchtungsfehler des Kolbens (4) relativ zueinander verschiebbar sind.

9. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen­ durchmesser der Ringe (Dichtungsring 28, Füh­ rungsring 27, Steuerring 26) ebenso wie der Außen­ durchmesser des Kolbens (4) kleiner als der In­ nendurchmesser des Zylindereinsatzes (3) ist.