EP1529165B1

EP1529165B1 - Taumelscheibenpumpe insbesondere für hochdruckreinigungsgeräte

Info

Publication number: EP1529165B1
Application number: EP03793714A
Authority: EP
Inventors: Felix Treitz
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2003-08-09
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2023-08-09
Also published as: DE10237557A1; EP1529165A1; WO2004022971A1; AU2003255409A1; DE50302765D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Taumelscheibenpumpe, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit mindestens einem an einer Taumelscheibe anliegenden und bei deren Drehung um eine Drehachse reziprozierend angetriebenen Pumpenkolben und mit einem die Taumelscheibe in Drehung versetzenden Antrieb, der ein Ritzel umfaßt, das mit einem konzentrisch zur Drehachse an der Taumelscheibe angeordneten Zahnkranz kämmt.
Bei Taumelscheibenpumpen werden oft die hohen Drehzahlen des verwendeten Antriebsmotors über ein der Taumelscheibe vorgeschaltetes Getriebe herabgesetzt, dazu werden zusätzlich Teile benötigt und insbesondere zusätzlicher Raum, der die Baulänge einer Taumelscheibenpumpe vergrößert.
In der US-A-3,885,444 ist eine Taumelscheibenpumpe beschrieben, bei welcher die Taumelscheibe über ein Ritzel angetrieben wird, das mit einem konzentrisch zur Drehachse an der Taumelscheibe angeordneten Zahnkranz kämmt. Der Zahnkranz ist dabei in axialem Abstand von der schräg stehenden Taumelscheibe angeordnet, so daß sich eine große Bauhöhe ergibt, die Taumelscheibe selbst ist außerdem kompliziert aufgebaut und entsprechend schwierig herzustellen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Taumelscheibenpumpe so auszubilden, daß in besonders einfacher Weise eine Reduktion der Drehzahl des Antriebsmotors möglich wird, insbesondere sollen Taumelscheibe und Ritzel einfach zu fertigen sein.
Diese Aufgabe wird bei einer Taumelscheibenpumpe der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Taumelscheibe zwei parallel zueinander verlaufende, konzentrische Ringflansche aufweist, die über einen schräg zur Drehachse verlaufenden, ringförmigen Boden miteinander verbunden sind, und daß der Zahnkranz in einen dieser Ringflansche eingeformt ist.
Auf diese Weise wird es möglich, durch die Wahl unterschiedlicher Durchmesser für die Ringflansche und damit für den Zahnkranz auch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zu realisieren. Beispielsweise kann der Zahnkranz in die Innenseite des inneren Ringflansches eingeformt sein, es ist aber auch möglich, den Zahnkranz in die Außenseite des äußeren Ringflansches einzuformen.
Vorzugsweise läuft das Ritzel um eine parallel zur Drehachse der Taumelscheibe verlaufende Achse um, es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Achse des Ritzels gegenüber der Drehachse geneigt ist, beispielsweise um einen Winkel in der Größenordnung von 5° bis 15°. Auf diese Weise kann man die Gesamtanordnung optimal an die Platzverhältnisse anpassen.
Der Zahnkranz wird vorzugsweise in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur Drehachse der Taumelscheibe verläuft. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, den Zahnkranz in einer Ebene anzuordnen, die gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe geneigt ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Ebene des Zahnkranzes parallel zur Anlagefläche der Taumelscheibe verläuft.
Dies kann beispielsweise realisiert werden bei einer ringförmig ausgebildeten Taumelscheibe, bei der der Zahnkranz in die Innenseite des inneren Ringflansches eingeformt ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Taumelscheibe tiefgezogen ist. Die Einformung des Zahnkranzes kann bereits bei diesem Tiefziehvorgang vorgenommen werden, so daß keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte notwendig sind. Das Ritzel weist eine kreiszylindrische, konzentrisch zur Drehachse des Ritzels angeordnete Außenfläche auf, welche die Zähne des Ritzels trägt. Diese Zähne verlaufen vorzugsweise parallel zur Drehachse des Ritzels.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform einer Taumelscheibenpumpe kann vorgesehen werden, daß das Ritzel und der Zahnkranz schräg verzahnt sind.
Dadurch wird mit Sicherheit ein Abheben der Taumelscheibe unter Last vermieden.
Während vorzugsweise der Zahnkranz einstückig in die Taumelscheibe eingearbeitet ist, kann gemäß einer abgewandelten Ausführungsform auch vorgesehen sein, daß der Zahnkranz und die Taumelscheibe aus verschiedenen Materialien bestehen und fest miteinander verbunden sind. Dadurch wird es möglich, für den Zahnkranz unter Umständen verschleißfestere Materialien zu verwenden als für die Taumelscheibe.
Beispielsweise kann der Zahnkranz als Einsatz ausgebildet sein, der in die Taumelscheibe eingesetzt ist. Die Verbindung kann durch Umspritzen, durch eine Preßpassung oder eine ähnliche an sich bekannte Fügetechnik erreicht werden.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1:: Eine Schnittansicht durch den Taumelscheibenantriebsteil einer Taumelscheibenpumpe mit einer topfförmigen Taumelscheibe und einem im Inneren der Taumelscheibe angeordneten Antriebsritzel;
Figur 2:: eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einer topfförmigen Taumelscheibe und außen liegender Verzahnung;
Figur 3:: eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einer zwei konzentrische Ringflansche aufweisenden Taumelscheibe und einer Innenverzahnung;
Figur 4:: eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einer topfförmigen Taumelscheibe;
Figur 5:: eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einer ringförmigen Taumelscheibe und einem Zahnkranz an der inneren Kante der Taumelscheibe;
Figur 6:: eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einer Taumelscheibe mit hülsenförmiger Wand und innenliegender Verzahnung und
Figur 7:: eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einer gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe geneigten Wand der Taumelscheibe und einer gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe geneigten Drehachse des Antriebsritzels.

In der Zeichnung ist lediglich der mittlere Teil einer Taumelscheibenpumpe dargestellt, der zwischen einem Antriebsmotor, insbesondere einem Elektromotor, und dem eigentlichen Pumpengehäuse angeordnet ist. Es handelt sich um den Teil, in dem eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine reziprozierende Hubbewegung von mindestens einem Pumpenkolben umgewandelt wird.
Dieser Zwischenteil ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, welches an seiner Unterseite durch eine Bodenplatte 2 verschlossen ist. Auf dieser ist ein Käfig 3 angeordnet, in dem über kugelförmige Lagerkörper 4 eine Taumelscheibe 5 drehbar gelagert ist. Die Taumelscheibe der Figur 1 ist im wesentlichen topfförmig ausgebildet, sie weist einen schräg zu ihrer Drehachse verlaufenden Boden 6 und eine daran anschließende, kreiszylindrische, konzentrisch zur Drehachse verlaufende Seitenwand 7 auf, die an ihrer freien Kante 8 ausgerundete Anlageflächen 9 für die kugelförmigen Lagerkörper 4 aufweist. Die Taumelscheibe 5 ist somit um eine senkrechte Drehachse verdrehbar in dem Gehäuse 1 gelagert.
Auf der Außenseite des schrägen Bodens 6 stützt sich über einen Zwischenring 10 mit in diesem gefangenen kugelförmigen Lagerkörpern 11 eine ringförmige Druckplatte 12 ab, an der zwei Kolben 13, 14 einer sich an das Gehäuse 1 außenseitig anschließenden Kolbenpumpe anliegen. Diese Kolben 13, 14 sind in einer Führung 15 an der Oberseite des Gehäuses 1 längsverschieblich geführt und werden durch sie umgebende Schraubenfedern 16 über Stützringe 17 gegen die Druckplatte 12 gedrückt, so daß sie immer an dieser Druckplatte anliegen und bei der taumelnden Drehbewegung der Druckplatte wechselweise aus dem Gehäuse 1 ausgeschoben und wieder in dieses eingeschoben werden.
In der Bodenplatte 2 ist in einem Kugellager 18 eine Antriebswelle 19 um eine parallel zur Drehachse der Taumelscheibe 5 verlaufende Achse drehbar gelagert, diese Antriebswelle 19 wird von einem außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Elektromotor angetrieben und ragt in den Innenraum der Taumelscheibe 5 hinein. In diesem Bereich trägt sie ein Antriebsritzel 20, welches mit einem Zahnkranz 21 kämmt, der an der Innenseite der Seitenwand 7 in diese eingeformt ist. Die Taumelscheibe 5 ist vorzugsweise als Tiefziehteil ausgebildet, der Zahnkranz 21 kann beim Tiefziehen bereits in die Seitenwand 7 eingeformt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist eine ähnliche Anordnung gewählt, sie unterscheidet sich von der der Figur 1 lediglich dadurch, daß die Position von Antriebswelle, Antriebsritzel und Zahnkranz einerseits und Käfig 3 und Lagerkörper 4 andererseits vertauscht sind, die Antriebswelle, das Antriebsritzel und der Zahnkranz befinden sich nämlich an der Außenseite der Seitenwand 7, während die Drehlagerung der Taumelscheibe 5 durch den Käfig 3 mit den kugelförmigen Lagerkörpern 4 nunmehr an der Innenseite der Taumelscheibe 5 angeordnet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Taumelscheibe 5 nicht topfförmig ausgebildet, sondern sie weist zwei konzentrisch zueinander und konzentrisch zur Drehachse der Taumelscheibe verlaufende Seitenwände 22, 23 auf, die über einen schräg verlaufenden, ringförmigen Boden 24 miteinander verbunden sind, auf dem sich die Druckplatte 12 über die im Zwischenring 10 gelagerten Lagerkörper 11 abstützt. Dadurch, daß hier zwei Seitenwände 22, 23 vorgesehen sind, besteht für die Anordnung des Zahnkranzes 21 eine größere Variationsmöglichkeit, dieser Zahnkranz 21 kann beispielsweise wie in Figur 3 dargestellt an der Innenseite der inneren Seitenwand 22 angeordnet sein, und dementsprechend befindet sich das Antriebsritzel 20 im Innenraum der Taumelscheibe. Es wäre auch eine Anordnung an der Außenseite der äußeren Seitenwand 23 möglich und sogar eine Anordnung in dem Zwischenraum zwischen den beiden Seitenwänden 22 und 23, wobei dann der Zahnkranz 21 wahlweise an der Außenseite der inneren Seitenwand 22 oder an der Innenseite der äußeren Seitenwand 23 angeordnet werden könnte. Die unterschiedlichen Seitenwände ermöglichen es auch, durch bestimmte Durchmesser dieser Seitenwände das Übersetzungsverhältnis einzustellen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist die Taumelscheibe 5 topfförmig ausgebildet und an ihrem unteren Ende durch einen schrägen Boden 6 abgeschlossen, die Lagerung über die Lagerkörper 4 erfolgt damit am oberen Rand der Taumelscheibe. Wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 kämmt das Antriebsritzel 20 mit den Zahnkranz 21 auf der Außenseite der Seitenwand 7.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist die Taumelscheibe 5 ringförmig ausgebildet, der Zahnkranz 21 ist in die Innenkante dieser ringförmigen Taumelscheibe 5 eingearbeitet und verläuft somit in der Ebene des Bodens 6 dieser Taumelscheibe, also gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe 5 geneigt. Das Antriebsritzel 21 ist innerhalb der ringförmigen Taumelscheibe 5 gelagert und erstreckt sich über eine Höhe, die mindestens so groß ist wie die Höhenunterschiede des schräg verlaufenden Zahnkranzes 21, so daß das Ritzel in allen Bereichen dieses Zahnkranzes kämmen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 schließt sich an die ringförmige Taumelscheibe 5 nach unten ein hülsenförmiger Ringflansch an, in dessen Seitenwand 7 in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 der Zahnkranz 21 eingearbeitet ist, mit diesem kämmt das Ritzel 20, das innenliegend ausgebildet sein kann, wie dies in Figur 6 dargestellt ist, oder aber auch außenliegend, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 der Fall ist.
In Figur 7 schließlich ist eine Anordnung dargestellt, die der der Figur 1 weitgehend entspricht. Bei dieser Anordnung verläuft die Seitenwand 7 nicht parallel zur Drehachse der Taumelscheibe, sondern ist zur offenen Seite leicht konisch aufgeweitet, dementsprechend ist die Drehachse des Ritzels 20 gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe 5 geneigt, die Neigung kann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 5° und 15° liegen.
Eine Ausgestaltung, wie sie in Figur 7 dargestellt ist, kann grundsätzlich auch bei anderen Ausführungsformen Anwendung finden, bei denen das Ritzel mit einer Seitenwand der Taumelscheibe kämmt, auch dort können Ritzel und Seitenwand gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe geneigt sein.
Grundsätzlich ist vorgesehen, daß die Verzahnung parallel zu den Drehachsen verläuft, es wäre aber auch möglich, hier eine Schrägverzahnung vorzusehen, um dadurch ein Abheben der Taumelscheibe von ihrer Drehlagerung zu verhindern.

Claims

Taumelscheibenpumpe, insbesondere für Hochdruckreinigungsgeräte, mit mindestens einem an einer Taumelscheibe (5) anliegenden und bei deren Drehung um eine Drehachse reziprozierend angetriebenen Pumpenkolben und mit einem die Taumelscheibe 85) in Drehung versetzenden Antrieb, der ein Ritzel (20) umfaßt, das mit einem konzentrisch zur Drehachse an der Taumelscheibe angeordneten Zahnkranz (21) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe (5) zwei parallel zueinander verlaufende, konzentrische Ringflansche (22, 23) aufweist, die über einen schräg zur Drehachse verlaufenden, ringförmigen Boden (24) miteinander verbunden sind, und daß der Zahnkranz (21) in einen dieser Ringflansche (22, 23) eingeformt ist.
Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (20) um eine parallel zur Drehachse der Taumelscheibe (5) verlaufende Achse umläuft.
Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (21) in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Drehachse der Taumelscheibe verläuft.
Taumelscheibenpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (21) gegenüber der Drehachse der Taumelscheibe (5) geneigt ist.
Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Zahnkranzes (21) parallel zur Anlagefläche der Taumelscheibe verläuft.
Taumelscheibenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (21) in die Innenseite des inneren Ringflansches (22) eingeformt ist.
Taumelscheibenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (21) in die Außenseite des äußeren Ringflansches (23) eingeformt ist.
Taumelscheibenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe (5) tiefgezogen ist.
Taumeischeibenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (20) eine kreiszylindrische Außenfläche aufweist, die konzentrisch zur Drehachse des Ritzels (20) angeordnet ist und die mit dem Zahnkranz (21) kämmenden Zähne des Ritzels (20) trägt.
Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Ritzels (20) parallel zu seiner Drehachse verlaufen.
Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (20) und der Zahnkranz (21) schrägverzahnt sind.
Taumelscheibenpumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (21) und die Taumelscheibe (5) aus verschiedenen Materialien bestehen und fest miteinander verbunden sind.
Taumelscheibenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (21) als Einsatz ausgebildet ist, der in die Taumelscheibe (5) eingesetzt ist.