EP0929743B1 - Radial piston pump - Google Patents
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- EP0929743B1 EP0929743B1 EP97939965A EP97939965A EP0929743B1 EP 0929743 B1 EP0929743 B1 EP 0929743B1 EP 97939965 A EP97939965 A EP 97939965A EP 97939965 A EP97939965 A EP 97939965A EP 0929743 B1 EP0929743 B1 EP 0929743B1
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- piston pump
- drive shaft
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- piston
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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
- F04B1/0404—Details or component parts
- F04B1/0452—Distribution members, e.g. valves
- F04B1/0456—Cylindrical
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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
- F04B1/053—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders
- F04B1/0535—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders the piston-driving cams being provided with inlets and outlets
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- F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
- F04B9/045—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being eccentrics
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05C2201/04—Heavy metals
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- F05C2201/0475—Copper or alloys thereof
- F05C2201/0478—Bronze (Cu/Sn alloy)
Definitions
- the invention relates to a radial piston pump according to the preamble of claim 1.
- Such pumps usually have a large number of cylinders star-shaped in one or more planes around a drive shaft arranged, which is designed as an eccentric shaft.
- the pistons of the cylinders rest on the eccentric and make a constant stroke, which corresponds to double eccentricity.
- Such pumps are usually with pressure valves - for example automatic, spring-loaded valves - equipped, via the the pressurized medium is ejectable.
- the suction can take place via automatic spring-loaded suction valves, which open during the suction stroke of the piston.
- a radial piston pump is described in EP 0 520 286 B1, in which an eccentric ring is mounted on the drive shaft External circumference flats are provided on which the radial piston issue.
- the invention has for its object the generic radial piston pump to be designed in such a way that with minimal device technology Wear and tear can be reduced.
- the tangential surface of the eccentric is designed as a closed surface, therefore has no depressions. This means the whole Tangential surface is available as a contact surface for the radial piston.
- the wear is reduced when using the radial piston pump kept low.
- the opening of the piston inlet takes place through the peripheral edge between the tangential surface and the peripheral surface of the eccentric is formed.
- By the Elimination of grooves or recesses that are manufactured with high precision manufacturing costs can be compared to the conventional solution can be reduced to a minimum. Doing so it is particularly preferred if between the eccentric and the piston an eccentric ring is provided which slides on the drive shaft is led. Due to the flat support of the piston face is the use of a material with emergency running properties for allows the eccentric ring, due to the lower surface pressure the piston face hydrostatic is partially relieved, so that a premature wear of the eccentric ring largely can be avoided.
- the piston bore axis which in the conventional solutions are each coaxial to the central axes of the drive shaft cross section were arranged, offset against the direction of rotation, so that the bore axis is parallel to the corresponding one Central axis runs.
- a kinematic reversal of the above principle can also be the tangential surface with reference to the piston axis in the direction of rotation, so that the can achieve the same effect.
- the amount of lateral displacement between the piston face and tangential surface can be the relative position the peripheral edge opening the inlet opening vary easily with respect to the inlet opening, so that the opening period during the suction stroke is adaptable to different conditions.
- the inflow of the fluid to be pumped can continue simplify if the tangential surfaces each be formed by a radial projection so that the fluid can freely enter the opening cross-section can.
- sealing devices on the piston end face be provided so that an optimal seal the inlet opening is possible during the working stroke.
- the lateral offset between the shaft cross-section axis and the bore axis can also be adjusted by the axis of the inlet opening at a distance from the Piston axis is formed.
- Tilting of the eccentric ring can be prevented if the working stroke of the piston is limited to a maximum is, so that always a flat contact of the piston face is guaranteed on the tangential surface.
- Figure 1 shows a cross section of an inventive Radial piston pump 1, in which in a cylinder or pot-shaped housing 2 three distributed over the circumference Pump cylinder 4 are arranged, the piston 6 by a Pump drive shaft 8 are driven, the Stroke axes of the respective pistons 6 approximately in the radial direction the drive shaft 8 are arranged.
- the housing 2 has a mounting flange which in Figure 1 is shown in section and on which on a Pitch circle distributed through holes 10 for flange screws (not shown) are formed so that a front cover is attachable.
- a back wall 12 of the housing are a variety of threaded holes 14 formed, via which the pump on an aggregate is attachable.
- the axis of rotation 16 of the pump drive shaft 8 runs coaxial to the central axis of the housing, being in the illustration according to Figure 1 only an eccentric 18, which is perpendicular drive shaft 8 extending to the plane of the drawing see is.
- the eccentric axis is in FIG. 1 with the reference symbol 20 provided.
- the measure of eccentricity corresponds to e - as already mentioned at the beginning - half the lifting height piston 6.
- the radial piston pump 1 has coaxial to the drive shaft axis 16 and the housing 2, an inner housing 22, the with three cylinder receptacles extending in the radial direction 24 is provided, into which the cylinder 4 is screwed are.
- the axial length of the cylinder receptacles 24 and the cylinder 4 is selected so that the in Figure 1 for Drive shaft 8 facing end portion of each cylinder 4th approximately tangential to the cylindrical interior 26 of the Inner housing 22 extends.
- Each cylinder 4 is with a Stop collar 28 provided with which the cylinder 4 on the outer end face of the cylinder receptacle 24 is supported.
- the stop collar 28 closes in A cylinder head 30 in the direction of the wall of the housing 2 in which a valve device 32 is received, through the one cylinder bore to the outside, i.e. to that of Housing 2 on the one hand and from the inner housing 22 on the other enclosed annular space 34 can be shut off.
- FIG. 2 shows a section along the line A-A in Figure 1, one of the cylinders 4 with the corresponding Part of the eccentric 18 shown in an enlarged view is. Accordingly, the valve device 32 acts a valve body 36 which against a spring via 38 Valve seat 40 is biased in the cylinder head 30.
- the Valve body 36 lies on the outer end face of the cylinder head 30 on, so that the valve device 32 a Allows fluid flow out of the cylinder space, a Backflow prevented.
- check valve instead of that in the figures 1 and 2 shown check valve also other valve designs, such as diaphragm valves, etc. can be used.
- a spring 44 is supported, via which the piston 6 in Is biased towards the eccentric 18.
- the cylinder bore is connected to the valve seat 36 expanded in the radial direction stepwise, whereby by a first step portion formed the inner end face 42 becomes. At this first step-shaped section then closes the cylinder liner expanded in the radial direction 46 on, in which the piston 6 is slidably received is.
- the piston 6 has an approximately cup-shaped cross section, an inlet opening 48 in the bottom of the piston is trained.
- the drive shaft end section is designed as a reduced-diameter radial projection 50, the end face of which is the contact surface of the piston 6 forms.
- the piston 6 lies with its face not directly on the outer circumference of the eccentric 18 of the drive shaft 8, but between Eccentric 18 and projection 50 is an eccentric ring 52 formed with an inner bore 54, which of the Eccentric 18 is pushed through.
- Suction control edge 62 designated.
- the piston shown at the bottom right in FIG. 1 is located just in this suction position, in which Fluid is sucked into the interior of the piston. Because of the negative pressure in the cylinder space and the spring preload the valve device 32 closed so that the sucked Fluid does not pass through the cylinder head 30 can leak.
- the suction stroke of the piston 6 located at the top in FIG. 1 is finished when the drive shaft 6 - going out from the shown reference position - has rotated by 180 °, so that the eccentric center in the vertical direction is located below the center of the drive shaft, so that according to the suction stroke double the eccentricity e is.
- this rotational position of the drive shaft becomes the suction control edge 62 due to the wobble motion of the eccentric ring 52 back to its starting position moved back so that the inlet opening 48 just closed is and no more fluid can be sucked in.
- the solution according to the invention has the further advantage that no stroke volume loss occurs.
- a particularly good and quick filling of the piston and Cylinder interior can be achieved if the inlet opening 48 executed with a rectangular cross section is, with a side edge parallel to the suction control edge 62 is arranged so that already at the beginning of the control process a large suction cross section for Is made available.
- piston 6 is assigned an anti-rotation device (not shown) become.
- the eccentric ring 52 made of a material with emergency running properties, such as for example executed bronze, by the Self-adjustment (spring preload of the piston 6 out wear compensation for the support surface (flattening 56) can take place.
- This choice of materials makes it possible also, the eccentric ring 52 directly on the eccentric 18 Drive shaft 8 to store without a bearing bush must be provided.
- the inlet opening can also be related to the drive shaft plane 48 eccentrically in the piston crown, so that the same effect occurs (Anti-twist device required).
- the eccentric ring 152 of the shown in Figure 3 The embodiment is not ring-shaped with flats trained, but with three radial projections 64, which protrude from the ring circumferential surface 66 in the radial direction. That is, in the embodiment shown in Figure 3 are those marked with X, the flattenings 56 delimiting side areas cut free, so that the inflow occurs when the inlet opening 48 is open the fluid in the piston 6 is facilitated, so that the pressure losses in the pump can be reduced to a minimum are and thus the efficiency is increased. Of further in this embodiment is the cost of materials to manufacture the eccentric ring 152 reduced to a minimum since the ring walls in the area the ring peripheral surfaces 66 are reduced to a minimum.
- To tilt the eccentric ring 152 with respect to To prevent piston 6 are the axial lengths of cylinders 4 and piston 6 and the radial spacing of the flat 56 with reference to the eccentric axis 20 selected so that the piston 6 strikes the cylinder head 30 before the eccentric ring can tip out of its investment position, so that a Tilt almost without damaging the eccentric ring 152 is excluded.
- FIG. Another possibility is shown in FIG. with the lateral offset between the piston face and the flat 56 is adjustable.
- the lateral displacement is in this embodiment thereby causing the flattening (Support surfaces) not symmetrical to the median planes are arranged by the eccentric axis 20, but laterally offset so that these central planes the flattening 256 in two partial areas with different Divide width d, f. That is, through the side "Shift" of the flat 256 with respect to the piston axis 58 is also achieved that the suction control edge 62 straight in the area of the top dead center of the piston still covers the inlet opening 48.
- the one shown in Fig. 4 The exemplary embodiment is thus a kinematic reversal of the construction principle of that in FIGS.
- FIGS. 5 and 6 show two further variants shown, in which the end face end portions the piston 6 compared to the above-described embodiments were modified.
- a particularly good sealing effect between the face of the piston 6 and the flat 56 can be achieved if in the peripheral area of the mouth of the inlet opening 48 a sealing device 70 is provided, via which the piston 6 is supported on the flat 56. there it can be an elastomeric seal that by spring action or by inherent elasticity in Direction of the flat 56 is biased.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.The invention relates to a radial piston pump according to the preamble
of
Bei derartigen Pumpen ist in der Regel eine Vielzahl von Zylindern sternförmig in einer oder mehreren Ebenen um eine Antriebswelle angeordnet, die als Exzenterwelle ausgebildet ist. Die Kolben der Zylinder liegen an dem Exzenter an und machen einen konstanten Hub, der der doppelten Exzentrizität entspricht.Such pumps usually have a large number of cylinders star-shaped in one or more planes around a drive shaft arranged, which is designed as an eccentric shaft. The pistons of the cylinders rest on the eccentric and make a constant stroke, which corresponds to double eccentricity.
Derartige Pumpen sind in der Regel mit Druckventilen - beispielsweise selbsttätige, federvorgespannte Ventile - ausgerüstet, über die das druckbeaufschlagte Medium ausstoßbar ist. Das Ansaugen kann über ebenfalls selbsttätige federvorgespannte Saugventile erfolgen, die während des Saughubes des Kolbens öffnen.Such pumps are usually with pressure valves - for example automatic, spring-loaded valves - equipped, via the the pressurized medium is ejectable. The suction can take place via automatic spring-loaded suction valves, which open during the suction stroke of the piston.
In der EP 0 520 286 B1 wird eine Radialkolbenpumpe beschrieben,
bei der auf der Antriebswelle ein Exzenterring gelagert ist, an dessen
Außenumfang Abflachungen vorgesehen sind, an denen die Radialkolben
anliegen. Durch die Drehbewegung des Exzenters wird der
Exzenterring in eine Taumelbewegung versetzt, wobei die Kolben in
Radialrichtung bewegt werden und zusätzlich noch eine Bewegungskomponente
parallel zur Auflagefläche, d.h. in Tangentialrichtung,
vorliegt.A radial piston pump is described in
Anstelle der vorbeschriebenen Saugventile sind bei der bekannten Radialkolbenpumpe die Kolben mit Bohrungen versehen, die mit einer Einlaßöffnung in der Stirnfläche des Kolbens münden. In jeder Abflachung ist eine Tangentialnut ausgebildet, die bei vorbestimmten Drehpositionen aufgrund der Tangentialverschiebung des Exzenterringes die Einlaßöffnungen freigibt, so daß das zu fördernde Fluid durch die Tangentialnut und die Bohrung des Kolbens hindurch angesaugt werden kann.Instead of the suction valves described above are in the known Radial piston pump the pistons with holes that have a Inlet opening in the end face of the piston open. In every Flattening is formed a tangential groove that at predetermined Rotation positions due to the tangential displacement of the eccentric ring releases the inlet openings so that the fluid to be conveyed sucked through the tangential groove and the bore of the piston can be.
Da durch die Tangentialnuten im Exzenterring die Auflagefläche des Kolbens verringert wird, treten bei derartigen Lösungen relativ hohe Flächenpressungen auf, so daß es erforderlich ist, den Exzenterring aus einem vergleichsweise harten Material herzustellen, um Beschädigungen der Radialkolbenpumpe durch vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden.Since the contact surface of the by the tangential grooves in the eccentric ring Piston is reduced, occur relatively high in such solutions Surface pressures so that it is necessary to press the eccentric ring made from a comparatively hard material to avoid damage the radial piston pump due to premature wear avoid.
Auch bei der gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe (US-A-4 975 025) sind in den Abflachungen des Exzenters Vertiefungen vorgesehen, die bei vorbestimmten Drehpositionen aufgrund der Tangentialverschiebung des Exzenters die Einlaßöffnungen der Kolben freigeben, so daß das zu fördernde Fluid durch die Vertiefungen und die Bohrungen der Kolben hindurch angesaugt werden kann.Also in the generic radial piston pump (US-A-4 975 025) recesses are provided in the flats of the eccentric, those at predetermined rotational positions due to the tangential shift of the eccentric expose the piston inlets, so that the fluid to be pumped through the wells and the Bores of the pistons can be sucked through.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Radialkolbenpumpe so auszubilden, daß mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand ein Verschleiß vermindert werden kann.The invention has for its object the generic radial piston pump to be designed in such a way that with minimal device technology Wear and tear can be reduced.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe
erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.This task is in the generic radial piston pump
according to the invention with the characterizing features of the
Die Tangentialfläche des Exzenters ist als geschlossene Fläche ausgebildet, weist also keine Vertiefungen auf. Dadurch steht die gesamte Tangentialfläche als Aufstandsfläche für den Radialkolben zur Verfügung. Der Verschleiß wird dadurch beim Einsatz der Radialkolbenpumpe gering gehalten. Die Aufsteuerung der Einlaßöffnung des Kolbens erfolgt durch die Umfangskante, die zwischen der Tangentialfläche und der Umfangsfläche des Exzenters gebildet wird. Durch den Wegfall von Nuten oder Vertiefungen, die mit hoher Präzision gefertigt werden müssen, können die Fertigungskosten gegenüber der herkömmlichen Lösung auf ein Minimum reduziert werden. Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn zwischen dem Exzenter und dem Kolben ein Exzenterring vorgesehen wird, der gleitend auf der Antriebswelle geführt ist. Durch die flächige Auflage der Kolbenstirnfläche wird die Verwendung eines Materials mit Notlaufeigenschaften für den Exzenterring ermöglicht, wobei aufgrund der niedrigeren Flächenpressung die Kolbenstirnfläche hydrostatisch teilentlastet wird, so daß ein vorzeitiger Verschleiß des Exzenterringes weitestgehend vermieden werden kann.The tangential surface of the eccentric is designed as a closed surface, therefore has no depressions. This means the whole Tangential surface is available as a contact surface for the radial piston. The wear is reduced when using the radial piston pump kept low. The opening of the piston inlet takes place through the peripheral edge between the tangential surface and the peripheral surface of the eccentric is formed. By the Elimination of grooves or recesses that are manufactured with high precision manufacturing costs can be compared to the conventional solution can be reduced to a minimum. Doing so it is particularly preferred if between the eccentric and the piston an eccentric ring is provided which slides on the drive shaft is led. Due to the flat support of the piston face is the use of a material with emergency running properties for allows the eccentric ring, due to the lower surface pressure the piston face hydrostatic is partially relieved, so that a premature wear of the eccentric ring largely can be avoided.
Prinzipiell bieten sich zwei Lösungen an, um das Aufsteuern der Einlaßöffnung durch die Umfangskante der Tangentialfläche in optimaler Weise bewirken zu können.In principle, two solutions are available to control the signal the inlet opening through the peripheral edge of the tangential surface to be able to effect in an optimal way.
In einer ersten Alternative wird die Kolbenbohrungsachse, die bei den herkömmlichen Lösungen jeweils koaxial zu den Mittelachsen des Antriebswellenquerschnittes angeordnet waren, entgegen der Drehrichtung versetzt, so daß die Bohrungsachse im Parallelabstand zu der entsprechenden Mittelachse verläuft.In a first alternative, the piston bore axis, which in the conventional solutions are each coaxial to the central axes of the drive shaft cross section were arranged, offset against the direction of rotation, so that the bore axis is parallel to the corresponding one Central axis runs.
In kinematischer Umkehrung des oben genannten Prinzipes kann auch die Tangentialfläche mit Bezug zur Kolbenachse in Drehrichtung versetzt werden, so daß sich der gleiche Effekt erzielen läßt.In a kinematic reversal of the above principle can also be the tangential surface with reference to the piston axis in the direction of rotation, so that the can achieve the same effect.
Durch das Maß der seitlichen Versetzung zwischen Kolbenstirnfläche und Tangentialfläche läßt sich die Relativposition der die Einlaßöffnung aufsteuernden Umfangskante mit Bezug zur Einlaßöffnung auf einfache Weise variieren, so daß die Öffnungsdauer während des Saughubes an unterschiedliche Bedingungen anpaßbar ist.By the amount of lateral displacement between the piston face and tangential surface can be the relative position the peripheral edge opening the inlet opening vary easily with respect to the inlet opening, so that the opening period during the suction stroke is adaptable to different conditions.
Durch die seitliche Versetzung des Kolbens mit Bezug zur Tangentialfläche werden die auf den Kolben wirkenden Querkräfte während des Arbeitshubes gegenüber der herkömmlichen Lösung verringert, so daß geringere Anforderungen an die seitliche Abstützung des Kolbens im zugeordneten Zylinder gestellt werden.Due to the lateral displacement of the piston with reference those acting on the piston become the tangential surface Lateral forces during the working stroke compared to the conventional one Solution reduced, so that lower requirements to the lateral support of the piston in the assigned Cylinders are placed.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einlaßöffnung mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgeführt wird, so daß bereits bei Beginn des Aufsteuerns ein maximaler Saugquerschnitt bereitgestellt wird.It is particularly advantageous if the inlet opening with a rectangular cross section, so that a maximum already at the beginning of the control Suction cross section is provided.
Das Zuströmen des zu fördernden Fluids läßt sich weiter vereinfachen, wenn die Tangentialflächen jeweils durch einen Radialvorsprung ausgebildet werden, so daß das Fluid ungehindert in den Öffnungsquerschnitt eintreten kann.The inflow of the fluid to be pumped can continue simplify if the tangential surfaces each be formed by a radial projection so that the fluid can freely enter the opening cross-section can.
Bei der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe wird es bevorzugt, wenn an der Kolbenstirnfläche Dichteinrichtungen vorgesehen werden, so daß eine optimale Abdichtung der Einlaßöffnung während des Arbeitshubes möglich ist.In the radial piston pump according to the invention, it will preferred if sealing devices on the piston end face be provided so that an optimal seal the inlet opening is possible during the working stroke.
Insbesondere beim Ausführungsbeispiel mit einer rechteckförmigen Einlaßöffnung ist es erforderlich, dem Radialkolben eine Verdrehsicherung zuzuordnen, so daß die Relativposition zwischen der aufsteuernden Umfangskante der Tangentialfläche und der benachbarten Umfangskanten der Einlaßöffnung erhalten bleibt.In particular in the embodiment with a rectangular inlet opening, it is necessary To assign radial pistons an anti-rotation device, so that the Relative position between the opening peripheral edge the tangential surface and the adjacent peripheral edges the inlet opening is preserved.
Die seitliche Versetzung zwischen der Wellenquerschnittsachse und der Bohrungsachse läßt sich auch einstellen, indem die Achse der Einlaßöffnung im Abstand zur Kolbenachse ausgebildet wird.The lateral offset between the shaft cross-section axis and the bore axis can also be adjusted by the axis of the inlet opening at a distance from the Piston axis is formed.
Eine besonders gleichmäßige Belastung des Exzenterrings und damit der Antriebswellen erhält man, wenn drei Zylinder mit jeweils einem Arbeitskolben in einer oder mehreren Ebenen in Radialrichtung gleichmäßig am Außenumfang der Antriebswelle verteilt werden.A particularly even load on the eccentric ring and thus the drive shafts you get when three Cylinder with one working piston in one or several levels in the radial direction evenly on the outer circumference the drive shaft.
Ein Kippen des Exzenterringes läßt sich verhindern, wenn der Arbeitshub des Kolbens auf ein Maximum begrenzt wird, so daß stets eine flächige Anlage der Kolbenstirnfläche an der Tangentialfläche gewährleistet ist. Tilting of the eccentric ring can be prevented if the working stroke of the piston is limited to a maximum is, so that always a flat contact of the piston face is guaranteed on the tangential surface.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Radialkolbenpumpe 1, bei der in einem zylinder- oder
topfförmigen Gehäuse 2 drei über den Umfang verteilte
Pumpzylinder 4 angeordnet sind, deren Kolben 6 durch eine
Pumpen-Antriebswelle 8 angetrieben werden, wobei die
Hubachsen der jeweiligen Kolben 6 etwa in Radialrichtung
der Antriebswelle 8 angeordnet sind.Figure 1 shows a cross section of an inventive
Das Gehäuse 2 hat einen Befestigungsflansch, der in
Figur 1 geschnitten dargestellt ist und an dem auf einem
Teilkreis verteilte Durchgangsbohrungen 10 für Flanschschrauben
(nicht gezeigt) ausgebildet sind, so daß eine
stirnseitige Abdeckung befestigbar ist. In einer Rückwandung
12 des Gehäuses sind eine Vielzahl von Gewindebohrungen
14 ausgebildet, über die die Pumpe an einem Aggregat
befestigbar ist.The
Die Drehachse 16 der Pumpen-Antriebswelle 8 verläuft
koaxial zur Gehäusemittelachse, wobei in der Darstellung
nach Figur 1 lediglich ein Exzenter 18, der sich senkrecht
zur Zeichenebene erstreckenden Antriebswelle 8 zu
sehen ist. Die Exzenterachse ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen
20 versehen. Das Maß der Exzentrizität e entspricht
- wie bereits eingangs erwähnt - der halben Hubhöhe
des Kolbens 6.The axis of
Die Radialkolbenpumpe 1 hat koaxial zur Antriebswellenachse
16 und zum Gehäuse 2 ein Innengehäuse 22, das
mit drei sich in Radialrichtung erstreckenden Zylinderaufnahmen
24 versehen ist, in die die Zylinder 4 eingeschraubt
sind. Die Axiallänge der Zylinderaufnahmen 24
und der Zylinder 4 ist so gewählt, daß der in Figur 1 zur
Antriebswelle 8 weisende Endabschnitt jedes Zylinders 4
etwa tangential zu dem zylinderförmigen Innenraum 26 des
Innengehäuses 22 verläuft. Jeder Zylinder 4 ist mit einem
Anschlagbund 28 versehen, mit dem der Zylinder 4 an der
außenliegenden Stirnseite der Zylinderaufnahme 24
abgestützt ist. An den Anschlagbund 28 schließt sich in
Richtung zur Wandung des Gehäuses 2 ein Zylinderkopf 30
an, in dem eine Ventileinrichtung 32 aufgenommen ist,
über die eine Zylinderbohrung nach außen, d.h. zu dem vom
Gehäuse 2 einerseits und von dem Innengehäuse 22 andererseits
eingeschlossenen Ringraum 34 absperrbar ist.The
Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in
Figur 1, wobei einer der Zylinder 4 mit dem entsprechenden
Teil des Exzenters 18 in vergrößerter Darstellung gezeigt
ist. Demgemäß wirkt die Ventileinrichtung 32 auf
einen Ventilkörper 36, der über eine Feder 38 gegen einen
Ventilsitz 40 im Zylinderkopf 30 vorgespannt ist. Der
Ventilkörper 36 liegt an der äußeren Stirnseite des Zylinderkopfes
30 an, so daß die Ventileinrichtung 32 eine
Fluidströmung aus dem Zylinderrraum heraus zuläßt, eine
Rückströmung jedoch verhindert.Figure 2 shows a section along the line A-A in
Figure 1, one of the cylinders 4 with the corresponding
Part of the eccentric 18 shown in an enlarged view
is. Accordingly, the
Selbstverständlich können anstelle des in den Figuren 1 und 2 dargestellte Rückschlagventiles auch andere Ventilkonstruktionen, wie beispielsweise Membranventile, etc. verwendet werden.Of course, instead of that in the figures 1 and 2 shown check valve also other valve designs, such as diaphragm valves, etc. can be used.
An einer Innenstirnfläche 42 des Zylinderkopfes 30
ist eine Feder 44 abgestützt, über die der Kolben 6 in
Richtung auf den Exzenter 18 vorgespannt ist.On an
Die Zylinderbohrung ist im Anschluß an den Ventilsitz
36 in Radialrichtung stufenförmig erweitert, wobei durch
einen ersten Stufenabschnitt die Innenstirnfläche 42 gebildet
wird. An diesen ersten stufenförmigen Abschnitt
schließt sich dann die in Radialrichtung erweiterte Zylinderbuchse
46 an, in der der Kolben 6 gleitend aufgenommen
ist.The cylinder bore is connected to the
Der Kolben 6 hat einen etwa tassenförmigen Querschnitt,
wobei im Boden des Kolbens eine Einlaßöffnung 48
ausgebildet ist. The
An der durch den Boden gebildeten Innenstirnfläche
des Kolbens 6 greift die Kolbenfeder 44 an, um den Kolben
6 vorzuspannen. Der antriebswellenseitige Endabschnitt
ist als durchmesserverringerter Radialvorsprung 50 ausgebildet,
dessen Stirnfläche die Anlagefläche des Kolbens 6
bildet.On the inner end face formed by the floor
the
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Kolben 6
mit seiner Stirnfläche nicht direkt auf dem Außenumfang
des Exzenters 18 der Antriebswelle 8 auf, sondern zwischen
Exzenter 18 und Vorsprung 50 ist ein Exzenterring
52 mit einer Innenbohrung 54 ausgebildet, die von dem
Exzenter 18 gleitend durchsetzt wird.In the exemplary embodiment shown, the
Am Außenumfang des Exzenterrings 52 sind drei am Umfang
verteilte Abflachungen 56 ausgebildet (siehe Fig.
1), die als Stützflächen für die Kolben 6 dienen, die
durch die Federvorspannung mit ihren Stirnflächen auf den
Abflachungen 56 abgestützt sind.There are three on the circumference of the
Wie insbesondere der Darstellung des in Figur 1 oben
in Vertikalstellung angeordneten Zylinders 4 entnehmbar
ist, ist die Kolbenachse 60 in der in Figur 1 dargestellten
oberen Totpunktstellung dieses Kolbens 6 gegenüber
der eine Senkrechte auf die Abflachung 56 enthaltende
Mittelebene der Antriebswelle 16 um das Maß a entgegen
der Drehrichtung Z (siehe Pfeil in Figur 1) versetzt.As in particular the representation of the one in FIG. 1 above
cylinder 4 arranged in the vertical position can be removed
is the
Des weiteren sind die Breite B der Abflachung und die
lichte Weite o der Einlaßöffnung 48 so gewählt, daß die
in Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene verlaufende, rechte
Umfangskante gerade noch außerhalb der Einlaßöffnung 48
verläuft. Da die Einlaßöffnung 48 während der weiteren
Drehbewegung des Exzenters 18 durch diese Umfangskante
aufgesteuert wird, wird diese im folgenden als
Saugsteuerkante 62 bezeichnet.Furthermore, the width B of the flat and the
clear width o of the inlet opening 48 selected so that the
in Figure 1 perpendicular to the drawing plane, right
Circumferential edge just outside the inlet opening 48
runs. Since the inlet opening 48 during the further
Rotary movement of the eccentric 18 through this peripheral edge
is controlled, this is in the following as
Da der Exzenterring 52 gleitend auf dem Exzenter 18
aufliegt, macht dieser die Drehbewegung des Exzenters 18
nicht mit, sondern wird durch diesen in eine Taumelbewegung
versetzt, wobei diese Taumelbewegung eine
Bewegungskomponente in Hubrichtung und eine Bewegungskomponente
parallel zur Abflachung, d.h. in Tangentialrichtung
aufweist. Demzufolge wird bei einer Drehung des
Exzenters 18 in Pfeilrichtung Z in Figur 1 die Abflachung
56 (oben in Figur 1) aufgrund der Exzentrizität e radial
nach innen und tangential nach links (Ansicht nach Figur
1) bewegt, so daß der Kolben 6 in der Darstellung nach
Figur 1 nach unten bewegt wird und die Saugsteuerkante 62
die Einlaßöffnung 48 aufsteuert. Daraufhin kann das sich
im Innenraum 26 des Innengehäuses 22 befindliche Fluid
durch die Einlaßöffnung 48 in das Kolbeninnere
einströmen. Das Fluid wird durch eine nicht gezeigte
Zuführleitung aus einem Tank dem Innenraum 26 zugeführt.Since the
Der in Figur 1 rechts unten dargestellte Kolben befindet
sich gerade in dieser Saugstellung, in der das
Fluid in das Kolbeninnere gesaugt wird. Aufgrund des Unterdruckes
im Zylinderraum und der Federvorspannung ist
die Ventileinrichtung 32 geschlossen, so daß das angesaugte
Fluid nicht durch den Zylinderkopf 30 hindurch
austreten kann.The piston shown at the bottom right in FIG. 1 is located
just in this suction position, in which
Fluid is sucked into the interior of the piston. Because of the negative pressure
in the cylinder space and the spring preload
the
Der Saughub des in Figur 1 oben liegenden Kolbens 6
ist beendet, wenn sich die Antriebswelle 6 - ausgehend
von der gezeigten Bezugsposition - um 180° gedreht hat,
so daß sich der Exzentermittelpunkt in Vertikalrichtung
unterhalb des Antriebswellenmittelpunktes befindet, so
daß entsprechend der Saughub das doppelte der Exzentrizität
e beträgt. In dieser Drehposition der Antriebswelle
wird die Saugsteuerkante 62 aufgrund der Taumelbewegung
des Exzenterringes 52 wieder in seine Ausgangsposition
zurückbewegt, so daß die Einlaßöffnung 48 gerade zugesteuert
ist und kein Fluid mehr angesaugt werden kann.The suction stroke of the
In der Folge, d.h. bei der weiteren Drehung der Antriebswelle
8 hin zur in Figur 1 dargestellten Ausgangsposition
wird der Kolben 6 wieder nach oben bewegt
(Arbeitshub), wobei die Saugsteuerkante 62 stets außerhalb
der Einlaßöffnung 48 angeordnet ist, so daß diese
geschlossen bleibt (siehe den in Figur 1 links unten angeordneten
Kolben 6). Der Kolben 6 führt nun seinen Arbeitshub
durch, bei dem das druckbeaufschlagte Fluid
durch die sich öffnende Ventileinrichtung 32 hindurch in
den Ringraum 34 ausgestoßen wird, bis der Kolben 6 seinen
in Figur 1 oben dargestellten oberen Totpunkt erreicht
hat. Das druckbeaufschlagte Fluid im Ringraum 34 wird
über eine nicht gezeigte Gehäusebohrung zum Verbraucher
hin abgegeben.As a result, i.e. with the further rotation of the drive shaft
8 towards the starting position shown in Figure 1
the
Die anderen beiden Kolben (unten in Figur 1) durchlaufen
entsprechende Saug-/Arbeitszyklen, wobei diese
versetzt zu denjenigen des in Figur 1 oben dargestellten
Kolbens 6 verlaufen, so daß ein quasi kontinuierlicher
Förderstrom erzielbar ist.Pass through the other two pistons (below in Figure 1)
corresponding suction / work cycles, these
offset to that of the one shown in Figure 1 above
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die seitliche Versetzung (a) des Kolbens 6 mit Bezug
zur Antriebswellenebene erreicht, indem die Aufnahmebohrung
der Zylinderaufnahme 24 exzentrisch ausgebildet
wird, so daß die Zylinderaufnahme 24 in der Darstellung
nach Figur 1 an der linken Seite eine größere Wandstärke
als an der rechten Seite hat. Selbstverständlich ließe
sich die seitliche Versetzung auch durch eine entsprechende
Anordnung der Zylinderaufnahme 24 bewirken, so daß
dann die Aufnahmebohrung zentrisch eingebracht werden
kann. Durch die Wahl der überdeckung a läßt sich die
Länge des Saug- und Arbeitshubes bestimmen, wobei für
eine optimale Füllung des Kolbens ein 180°-Saughub angestrebt
wird.In the embodiment shown in Figure 1
is the lateral displacement (a) of the
Gegenüber konventionellen Lösungen von sauggedrosselten Radialkolbenpumpen mit Saugöffnungen im Kolbenhemd hat die erfindungsgemäße Lösung den weiteren Vorteil, daß kein Hubvolumenverlust auftritt.Compared to conventional solutions of throttled Radial piston pumps with suction openings in the piston skirt The solution according to the invention has the further advantage that no stroke volume loss occurs.
Da der Kolben 6 mit etwa ½ Exzentrisität achsversetzt
zur Wellenachse angeordnet ist, werden die auf den Kolben
6 wirkenden Querkräfte während des Arbeitshubes auf ein
Minimum reduziert.Because the
Eine besonders gute und schnelle Füllung des Kolbenund
Zylinderinnenraumes läßt sich erzielen, wenn die Einlaßöffnung
48 mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgeführt
ist, wobei eine Seitenkante parallel zur Saugsteuerkante
62 angeordnet ist, so daß bereits zu Beginn
des Aufsteuervorgangs ein großer Saugquerschnitt zur
Verfügung gestellt wird. Bei dieser Variante muß dem
Kolben 6 jedoch eine Verdrehsicherung (nicht gezeigt) zugeordnet
werden.A particularly good and quick filling of the piston and
Cylinder interior can be achieved if the inlet opening
48 executed with a rectangular cross section
is, with a side edge parallel to the
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Exzenterring
52 aus einem Material mit Notlaufeigenschaften, wie
beispielsweise Bronze ausgeführt, wobei durch die
Selbstnachstellung (Federvorspannung des Kolbens 6 hin
zur Stützfläche (Abflachung 56)) eine Verschleißkompensation
stattfinden kann. Diese Materialwahl ermöglicht es
auch, den Exzenterring 52 direkt auf dem Exzenter 18 der
Antriebswelle 8 zu lagern, ohne daß eine Lagerbuchse
vorgesehen werden muß. In the embodiment shown, the
Anstelle der seitlichen Versetzung des Kolbens mit
Bezug zu der Antriebswellenebene kann auch die Einlaßöffnung
48 exzentrisch im Kolbenboden ausgeführt werden,
so daß sich der gleiche Effekt einstellt
(Verdrehsicherung erforderlich).Instead of the lateral displacement of the piston with
The inlet opening can also be related to the
Das in Figur 3 dargestelle Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
lediglich in der Ausgestaltung des Exzenterringes
52, so daß auf die nochmalige Beschreibung der sonstigen
Bauelemente verzichtet werden kann.The embodiment shown in Figure 3 differs
different from the above-described embodiment
only in the design of the
Der Exzenterring 152 des in Figur 3 dargestellten
Ausführungsbeispiels ist nicht ringförmig mit Abflachungen
ausgebildet, sondern mit drei Radialvorsprüngen 64,
die in Radialrichtung aus der Ringumfangsfläche 66 hervorstehen.
D.h., bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die mit X gekennzeichneten, die Abflachungen
56 begrenzenden Seitenbereiche freigeschnitten,
so daß bei aufgesteuerter Einlaßöffnung 48 das Einströmen
des Fluids in den Kolben 6 erleichtert wird, so
daß die Druckverluste in der Pumpe auf ein Minimum reduzierbar
sind und somit der Wirkungsgrad erhöht wird. Des
weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Materialaufwand
zur Herstellung des Exzenterringes 152 auf
ein Minimum reduziert, da die Ringwandungen im Bereich
der Ringumfangsflächen 66 auf ein Minimum reduziert sind.The
Um ein Kippen des Exzenterringes 152 mit Bezug zum
Kolben 6 zu verhindern, sind die Axiallängen von Zylinder
4 und Kolben 6 sowie der Radialabstand der Abflachung 56
mit Bezug zur Exzenterachse 20 so gewählt, daß der Kolben
6 am Zylinderkopf 30 anschlägt, bevor der Exzenterring
aus seiner Anlageposition herauskippen kann, so daß ein
Kippen ohne Beschädigung des Exzenterringes 152 nahezu
ausgeschlossen ist. To tilt the
In Figur 4 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, mit der die seitliche Versetzung zwischen der Kolbenstirnflache und der Abflachung 56 einstellbar ist.Another possibility is shown in FIG. with the lateral offset between the piston face and the flat 56 is adjustable.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei dem lediglich der Stütz- oder Exzenterring 252 und
einer der Kolben 6 dargestellt sind, schneidet die
Kolbenachse 58 stets die Wellenachse 16, so daß die
Kolbenachsen 58 jeweils in einer Mittelebene der Antriebswelle
8 enthalten sind.In the embodiment shown in Figure 4,
where only the support or
Die seitliche Versetzung wird bei diesem Ausführungsbeispiel
dadurch bewirkt, daß die Abflachungen
(Stützflächen) nicht symmetrisch zu den Mittelebenen
durch die Exzenterachse 20 angeordnet sind, sondern seitlich
versetzt dazu, so daß diese Mittelebenen die Abflachungen
256 in zwei Teilflächen mit unterschiedlicher
Breite d, f unterteilen. D.h., durch die seitliche
"Verschiebung" der Abflachung 256 mit Bezug zur Kolbenachse
58 wird ebenfalls erreicht, daß die Saugsteuerkante
62 im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens gerade
noch die Einlaßöffnung 48 abdeckt. Das in Fig. 4 gezeigte
Ausführungsbeispiel ist somit eine kinematische Umkehr
des Konstruktionsprinzips der in den Figuren 1 und 3
gezeigten Ausführungsbeispiele, bei denen die Kolbenachse
oder besser gesagt die Achse der Einlaßöffnung 48
gegenüber den Wellenachsenebenen seitlich versetzt wurde.
Um den gleichen Effekt erzielen zu können, erfolgt die
seitliche Versetzung der Abflachung 256 nicht entgegen
sondern in Drehrichtung Y (siehe Fig. 4).The lateral displacement is in this embodiment
thereby causing the flattening
(Support surfaces) not symmetrical to the median planes
are arranged by the
In den Figuren 5 und 6 sind zwei weitere Varianten
dargestellt, bei denen die stirnflächenseitigen Endabschnitte
der Kolben 6 gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
abgewandelt wurden. FIGS. 5 and 6 show two further variants
shown, in which the end face end portions
the
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
die Einlaßöffnung 48 im Mündungsbereich durch eine Anfasung
68 erweitert, so daß die Einlaßöffnung 48 zu Beginn
des Aufsteuervorganges durch die Saugsteuerkante 62 zunächst
zu einem durch die Anfasung 68 bestimmten Spalt
aufgesteuert wird. Durch diese Variante wird ein
"weicher" Umsteuervorgang vom Arbeitshub zum Saughub gewährleistet.
Das Einbringen dieser Anfasung im Kolben 6
bereitet fertigungstechnisch keinerlei Schwierigkeiten,
so daß diese zusätzliche Variante sehr kostengünstig
hergestellt werden kann.5 is in the embodiment shown
the inlet opening 48 in the mouth area by chamfering
68 expanded so that the inlet opening 48 at the beginning
the opening process by the
Eine besonders gute Dichtwirkung zwischen der Stirnfläche
des Kolbens 6 und der Abflachung 56 läßt sich erzielen,
wenn im Umfangsbereich der Mündung der Einlaßöffnung
48 eine Dichteinrichtung 70 vorgesehen ist, über die
der Kolben 6 auf der Abflachung 56 abgestützt ist. Dabei
kann es sich um eine elastomere Dichtung handeln, die
durch Federwirkung oder durch Eigenelastizität in
Richtung auf die Abflachung 56 vorgespannt ist.A particularly good sealing effect between the face
of the
Durch geeignete Abstimmung der Abflachungsbreite B, des Kolbendurchmessers, des Versatzmaßes a und des Kolbenhubes (Exzentrizität e) kann bei der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe der Saughub in optimaler Weise an die Anforderungen angepaßt werden, wobei sich Saughübe über mehr als 180° einer Antriebswellenumdrehung einstellen lassen.By suitable adjustment of the flat width B, the piston diameter, the offset dimension a and the piston stroke (Eccentricity e) can with the invention Radial piston pump the suction stroke in an optimal way to the Requirements are adjusted, with suction strokes over Set more than 180 ° of a drive shaft revolution to let.
Claims (13)
- A radial piston pump comprising a drive shaft (8) with an eccentric (18) and comprising at least one cylinder (4) in which is guided a radial piston (6) biassed towards a tangential surface (56) of the eccentric (18) and which has a bore with an inlet opening (48) through which fluid can be drawn from a low-pressure part of the radial piston pump (1), and comprising a pressure valve (32) associated with the radial piston (6) and arranged in the high-pressure part of the high-pressure pump (1), wherein the position of the end surface of the radial piston (6) relative to the tangential surface (56) is selected so that the inlet opening (48) of the bore is controllable by an edge (62) of the tangential surface (56), the edge (62) being located rearwards in the direction of rotation (Z), characterised in that the tangential surface (56) is formed as a closed surface and in that the edge (62) is a circumferential edge formed between the tangential surface (56) and the circumferential surface of the eccentric (18).
- A radial piston pump according to claim 1, characterised in that the axis of the inlet opening (48) is offset in the opposite direction to the direction of rotation (Z) of the drive shaft (8) and is arranged spaced apart from the central plane of the drive shaft (8) containing a line perpendicular to the tangential surface (56).
- A radial piston pump according to claim 1 or 2, characterised in that the axis of the inlet opening (48) lies in a central plane of the drive shaft, and a suction control edge of the tangential surface (56) is offset relative to the central plane of the drive shaft in the direction of rotation (Y) of the drive shaft.
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that the inlet opening (48) has a rectangular cross-section, one rectangular edge of which is arranged parallel to the circumferential edge (62) of the tangential surface (56).
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that an eccentric ring (52), slidably mounted on the drive shaft (8), is arranged between the eccentric (18) of the drive shaft (8) and the piston (6).
- A radial piston pump according to claim 5, characterised in that the tangential surface (56) is formed on a radial projection (50) of the eccentric ring (52).
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that the axis of the inlet opening (48) is offset relative to the piston axis.
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that a sealing arrangement (70) surrounding the inlet opening (48) is provided in the end surface of the radial piston (6) and co-operates with the tangential surface (56).
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that the radial piston (6) is secured against rotation.
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that the inlet opening (48) is widened in the mouth region.
- A radial piston pump according to any one of claims 5 to 10, characterised in that the eccentric ring (52) comprises a material with emergency running properties, preferably bronze.
- A radial piston pump according to any one of the preceding claims, characterised in that three cylinders (4) are associated with the drive shaft (8).
- A radial piston pump according to any one of claims 5 to 12, characterised in that the working stroke of the radial piston (6) is limited by a stop so that the eccentric ring (52) cannot tilt out of its desired position.
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