EP3572669B1 - Anschlussbaugruppe mit speisepumpe und elastischem element - Google Patents

Anschlussbaugruppe mit speisepumpe und elastischem element Download PDF

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EP3572669B1
EP3572669B1 EP19174597.5A EP19174597A EP3572669B1 EP 3572669 B1 EP3572669 B1 EP 3572669B1 EP 19174597 A EP19174597 A EP 19174597A EP 3572669 B1 EP3572669 B1 EP 3572669B1
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elastic element
connection assembly
main body
connection
receiving part
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Michael Sauter
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    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member

Definitions

  • the invention relates to a connection assembly according to the preamble of claim 1.
  • connection assembly which comprises a feed pump.
  • the connection assembly is designed in such a way that only a few parts have to be changed in order to adapt the connection assembly to feed pumps with different delivery rates.
  • an internal gear pump in which the pinion is pressed against an end face of a base plate by means of an elastic element in the form of a plate spring.
  • connection assembly in the area of the feed pump is completely tight even if parts with unfavorable dimensions are combined with one another within the manufacturing tolerance.
  • an elastic element is installed under prestress between the cover and the receiving part in such a way that a corresponding prestressing force is supported at least indirectly on the base body via the sealing surface.
  • the named parts of the pump assembly preferably jointly define the sealing plane.
  • the pretensioning force mentioned is preferably static on the base body in the area of the receiving part and / or the outer part supported. In the area of the inner part, the pretensioning force is preferably supported by the hydrostatic forces occurring on the base body during operation, with essentially no force being supported by the inner part when the machine is at a standstill.
  • the force acting on the pump assembly via the sealing surface in the direction of the axis of rotation is preferably supported exclusively via the elastic element.
  • the receiving part and the cover are preferably arranged at a distance from one another everywhere.
  • the outer part and the inner part are preferably in sealing contact with the base of the first recess or with a wear plate arranged there.
  • the first and / or the second recess are preferably each circular-cylindrical and arranged parallel to the axis of rotation.
  • the first and the second recess are preferably arranged eccentrically to one another.
  • the elastic element is designed as a separate component.
  • the receiving part and / or the cover are essentially rigid, and they are preferably made of metal, in particular steel, cast iron or aluminum.
  • the pretensioning force of the elastic element can thus be adjusted in a simple manner so that no leaks occur in the area of the sealing surface. In particular, high pretensioning forces can also be achieved, so that the elastic element can also absorb high hydraulic forces.
  • the elastic element is preferably made of steel, most preferably of hardened spring steel.
  • the elastic element is formed in one piece. It is therefore particularly easy to manufacture. It is preferably intended to bend the elastic element from a wire or to punch it out of a sheet metal.
  • the elastic element surrounds the axis of rotation in a ring-like manner. It is preferably designed as a circular ring. Its outer ring diameter is preferably between 80% and 95% of the outer diameter of the receiving part. The Dimensions of the elastic element are thus made as large as possible. The elasticity of the elastic element can thus be easily adjusted, while at the same time it can transmit high forces.
  • the elastic element is designed in the manner of a wave spring.
  • the elastic element preferably has a constant, for example rectangular, cross-sectional shape over its circumference. It runs along its circumference, preferably curved like a wave.
  • the elastic element is designed to be interrupted in the circumferential direction. Accordingly, it has the shape of a slotted ring. This results in a defined rigidity of the elastic element, which is defined solely by the flexural rigidity of the individual wave-shaped sections, which can easily be determined by calculation.
  • the elastic element is received in a groove in the receiving part that runs around the axis of rotation in an annular manner. In this way, the position of the elastic element is positively fixed transversely to the axis of rotation.
  • the pretensioning force acts centrally on the receiving part, so that there is no need to fear that it will become wedged in the second recess or that its mobility is inhibited in some other way.
  • the depth of the groove is less than the corresponding height of the unstressed elastic element.
  • the depth mentioned is preferably also less than the corresponding height of the elastic element in the fully assembled state. This ensures that the cover rests exclusively on the elastic element, but not on the receiving part.
  • the pump assembly rests on the base body via a separate wear plate, the wear plate having at least two openings, each between the inner part and the Open out into the outer part, the wear plate being non-rotatably connected to the base body, at least one opening being fluidically connected to an associated fluid connection.
  • the wear plate is preferably designed as a flat plate with a constant thickness.
  • the openings are preferably kidney-shaped.
  • the wear plate is preferably made of brass or of coated steel, in particular of manganese-phosphated steel.
  • an outer circumferential surface of the wear plate and an outer circumferential surface of the receiving part are designed to be aligned with one another in the direction of the axis of rotation.
  • the named outer circumferential surfaces are preferably circular-cylindrical with respect to the axis of rotation.
  • At least one opening is assigned a third recess which is arranged at the base of the first recess. This results in additional pressure equalization between the individual pressure chambers of the feed pump.
  • the openings in the wear plate already cause a comparable pressure compensation.
  • the peripheral shape of the third recesses preferably viewed in the direction of the axis of rotation, is congruent with the peripheral shape of the respectively assigned opening in the wear plate.
  • Protection is also claimed for a collection which comprises at least two connection assemblies according to the invention, the base body, the cover and the drive shaft of all connection assemblies being identical, the outer parts and the inner parts of the various connection assemblies differing, with an outer shape of the receiving part in all connection assemblies is designed identically, with an inner shape of the receiving part being designed differently in the various connection assemblies.
  • the outer parts and the inner parts of the various connection assemblies preferably differ with regard to the width measured in the direction of the axis of rotation.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of a connection assembly 10 according to the invention.
  • the connection assembly 10 is for use in the axial piston pump according to the German patent application with the file number 102017213457.7 intended. The entire content of this patent application is incorporated by reference into the content of the present application.
  • the connection assembly 10 is referred to in the cited patent application as a housing cover, the term connection plate also being common.
  • the connection assembly 10 comprises a base body 20, which is produced, for example, using a casting process.
  • the base body 20 forms at least one fluid connection 21, wherein in Fig. 1 only the suction connection is visible during the Pressure connection is not visible.
  • the base body 20 is penetrated by a drive shaft 30, which in the present case has a first and a second shaft part 31; 32 which are connected to one another in a rotationally fixed manner with respect to the axis of rotation 11, for example by means of a spline, a feather key drive or a hexagonal connection.
  • the first shaft part 31 carries the cylinder drum of the axial piston machine, the second shaft part 32 carrying the feed pump 40.
  • the feed pump 40 is in the present case designed as an internal gear pump, it also being possible for it to be designed as a vane pump.
  • it comprises an inner part 41, which is connected to the drive shaft 30 in a rotationally fixed manner.
  • the inner part 41 is surrounded in a ring-like manner by an outer part 42.
  • these pressure chambers are created by toothing on the inner and outer parts 41; 42 fluid-tight delimited from one another.
  • a vane pump they are separated from one another in a fluid-tight manner by radially movable vanes.
  • connection assembly 10 has the advantage that it can be flexibly adapted to different feed pumps, which differ in particular with regard to the width of the inner and outer parts 41; 42 differ in the direction of the axis of rotation 11.
  • the base body 20, the drive shaft 30 and the cover 80 can be designed identically in all construction variants. There are only differences in the inner and outer part 41; 42 to achieve the desired delivery rate.
  • the inner shape of the receiving part 50 is designed to be correspondingly adapted, the outer shape of the receiving part 50 being identical in all construction variants.
  • the inner part 41, the outer part 42 and the receiving part 50 together form a pump assembly 12, all of the named parts having a common flat sealing surface 13.
  • the receiving part 50 is received in a second recess 22 of the base body, which is preferably designed as a circular cylinder with respect to the axis of rotation 11.
  • the receiving part 50 is secured against rotation about the axis of rotation 11 by means of a cylindrical pin 55.
  • the sealing surface 13 is present via a separate wear plate 70 on the flat base of the second recess 22, and it can also lie directly there.
  • the wear plate 70 is designed in the form of a flat plate of constant thickness, which consists for example of brass. It is also secured against twisting with the cylinder pin 55 (see Fig. 2 ).
  • the outer part 42 is received in a first recess 51 in the receiving part 50.
  • the first recess 51 has a circular cylindrical design, being arranged eccentrically to the axis of rotation 11.
  • the outer part 42 is rotatably received there.
  • the outer part namely the stroke ring, is received there in a rotationally fixed manner.
  • the receiving part 50 is covered at least in sections by a cover 80, the cover 80 being screwed to the base body 20.
  • the cover 80 as shown here, can have an opening so that a drive through to a directly attached hydraulic machine is possible. But it can also be a closed cover.
  • a sealing ring 81 is installed between the cover 80 and the base body 20 in order to prevent fluid from escaping.
  • the elastic element 60 according to the invention is installed under prestress between the cover 80 and the receiving part 50. The corresponding pretensioning force acts in the direction of the axis of rotation 11, being supported on the cover 80 and on the sealing surface 13 via the touch contact.
  • the receiving part 50 has some freedom of movement in the second recess 22 in the direction of the axis of rotation 11, so that the entire pump assembly 12 with its sealing surface 13 is pressed against the wear plate 70 and this in turn is pressed against the bottom of the second recess 22. There is accordingly a fluid-tight seal.
  • the cover 80 is aligned transversely to the axis of rotation 11 via a circular cylindrical centering extension 56. In the direction of the axis of rotation 11, it rests on a flat surface of the base body 20.
  • the cover is in the area of the receiving part 50 80 carried out at a distance from the receiving part 50, so that the mentioned freedom of movement is available.
  • Fig. 2 shows a perspective view of the inner part 41, the outer part 42 and the drive shaft 30.
  • at least one pair of teeth are in fluid-tight contact with one another, so that at least two pressure chambers which are delimited from one another in a fluid-tight manner and whose volume changes when the second shaft part 32 rotates.
  • the second shaft part 32 is secured by means of two sliding rings 33 (see also Fig. 3 ) on the main body and on the receiving part (No. 22; 40 in Fig. 1 ) rotatably supported with respect to the axis of rotation.
  • the cylinder pin 55 engages in a recess on the outer circumference of the wear plate 70 in order to secure it against rotation.
  • the outer circumferential surface 72 of the wear plate 70 is circular-cylindrical with respect to the axis of rotation. With the separate holding plugs 73, the wear plate 70 is aligned transversely to the axis of rotation. The holding plugs 73 engage in each of the associated bores in the wear plate 70 and in the receiving part 50.
  • the pump assembly preferably also includes the wear plate 70, and it can be installed as a whole in the base body.
  • Fig. 3 shows a further perspective view of the assembly according to FIG Fig. 2 . It can be seen that the holding plugs 73 protrude beyond the wear plate 70, whereby they are located at the bottom of the second recess (No. 22 in Fig. 1 ) issue.
  • the two kidney-shaped openings 71 in the wear plate 70 can also be seen, which in the area of the toothing engagement between the inner and outer parts 41; 42 are arranged.
  • a breakthrough 72 is connected to an associated fluid port (No. 21 in Fig. 1 ), the other opening being connected to the cylinder drum of the axial piston machine on the suction side.
  • Fig. 4 shows a perspective view of the receiving part 50 from the side facing the base body.
  • the outer circumferential surface 54 and the opening 59 for the drive shaft are each circular cylindrical with respect to the axis of rotation 11.
  • the first recess 51 is also designed as a circular cylinder, being arranged eccentrically and parallel to the axis of rotation 11.
  • the end face of the receiving part 50 is flat and perpendicular to the axis of rotation 11, two bores 57 for the cylinder pin and two bores 58 for the holding plugs being arranged there.
  • kidney-shaped third recesses 53 which are each arranged in the direction of the axis of rotation 11 in alignment with an associated opening on the wear plate.
  • the third recesses 53 have a flat bottom surface which is oriented perpendicular to the axis of rotation 11. Its depth is accordingly constant.
  • Fig. 5 shows a further perspective view of the receiving part 50, from the side facing the cover.
  • the centering extension 56 for the cover is circular-cylindrical with respect to the axis of rotation 11.
  • a groove 52 for receiving the elastic element is also provided in the surface of the receiving part 50 which is covered by the cover.
  • the groove 52 runs in a circular ring around the axis of rotation 11, with a constant depth in the direction of the axis of rotation 11.
  • the groove is arranged as close as possible to the outer circumferential surface 54, so that the elastic element can be made particularly large.
  • Fig. 6 shows a perspective view of the elastic element 60.
  • the elastic element 60 is designed as a separate component in the manner of a corrugated spring. It extends in a circular ring around the axis of rotation 11. It has an interruption 62 in the circumferential direction, so that it is a slotted ring. This has a lower spring stiffness than a closed ring.
  • the elastic element 60 is preferably made of hardened spring steel. It has a constant, rectangular cross-sectional shape along its circumference, the shorter side of the rectangle being arranged parallel to the axis of rotation 11.
  • the elastic element 60 runs in a wave-like manner in the circumferential direction, so that it is at the bottom of the groove (No. 52 in Fig. 5 ) and on the lid (No.
  • Fig. 1 80 in Fig. 1 is only applied to several small-area contact areas 64.
  • Present Four contact areas 64 are provided on each side, each of which is arranged on a wave trough or on a wave crest.
  • the stiffness of the elastic element is higher the shorter the wavelength or the more contact areas 64 are provided.
  • a contact area 64 is divided into two parts by the interruption 62, so that there both ring ends rest on the assigned part.
  • the height 63 of the elastic element 60 in the direction of the axis of rotation 11, reduced by the thickness of the cross-sectional shape in the direction of the axis of rotation 11, corresponds to the maximum possible spring deflection of the elastic element 60.
  • the preload of the elastic element is selected to be so great that the values that occur during operation hydrostatic forces are safely exceeded. As a result, on the sealing surface (No. 13 in Fig. 1 ) no leaks.
  • a shaft section 61 is also drawn in, which is defined by two immediately adjacent contact points 64 on one side of the elastic element 60.
  • the rigidity of a shaft section 61 can be calculated approximately analogously to the rigidity of a centrally loaded, straight bending beam, the length of which is equal to the circumferential length of the shaft section 61.
  • a more precise determination of the elasticity of the elastic element 60 is of course possible by means of the FEM calculation.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anschlussbaugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 10 2007 011 644 B4 ist eine Axialkolbenmaschine mit einer Anschlussbaugruppe bekannt, welche eine Speisepumpe umfasst. Die Anschlussbaugruppe ist so konzipiert, dass nur wenige Teile verändert werden müssen, um die Anschlussbaugruppe an Speisepumpen mit unterschiedlichen Förderleistungen anzupassen.
  • Aus der DE 41 02 162 A1 ist darüber hinaus eine Innenzahnradpumpe bekannt, bei welcher das Ritzel mittels eines tellerfederförmigen elastischen Elements gegen eine Stirnfläche einer Grundplatte gedrückt wird.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass noch weniger Teile verändert werden müssen, um die Anschlussbaugruppe an Speisepumpen mit unterschiedlicher Förderleistung anzupassen. Namentlich brauchen keine Änderungen an dem Deckel vorgenommen zu werden bzw. dort vorgesehene Zwischenringe können entfallen. Darüber hinaus ist die Anschlussbaugruppe im Bereich der Speisepumpe auch dann vollkommen dicht, wenn Teile mit ungünstigen Abmessungen innerhalb der Fertigungstoleranz miteinander kombiniert werden.
  • Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Deckel und dem Aufnahmeteil ein elastisches Element unter Vorspannung derart eingebaut ist, dass eine entsprechende Vorspannkraft über die Dichtfläche zumindest mittelbar am Grundkörper abgestützt ist. Die genannten Teile der Pumpenbaugruppe definieren die Dichtebene vorzugsweise gemeinsam. Die genannte Vorspannkraft ist im Bereich des Aufnahmeteils und/oder des Außenteils vorzugsweise statisch am Grundkörper abgestützt. Im Bereich des Innenteils wird die Vorspannkraft vorzugsweise über die im Betrieb auftretenden hydrostatischen Kräfte am Grundkörper abgestützt, wobei im Stillstand im Wesentlichen keine Kraft über das Innenteil abgestützt wird. Die über die Dichtfläche in Richtung der Drehachse auf die Pumpenbaugruppe einwirkende Kraft ist vorzugsweise ausschließlich über das elastische Element abgestützt. Vorzugsweise sind das Aufnahmeteil und der Deckel überall mit Abstand zueinander angeordnet. Das Außenteil und das Innenteil liegen am Grund der ersten Ausnehmung oder an einer dort angeordneten Verschleißplatte vorzugsweise dichtend an. Die erste und/oder die zweite Ausnehmung sind vorzugsweise jeweils kreiszylindrisch ausgebildet und parallel zur Drehachse angeordnet. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Ausnehmung exzentrisch zueinander angeordnet.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element als gesondertes Bauteil ausgebildet ist. Das Aufnahmeteil und/oder der Deckel sind demgegenüber im Wesentlichen starr ausgebildet, wobei sie vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl, Gusseisen oder Aluminium bestehen. Die Vorspannkraft des elastischen Elements kann damit auf einfache Weise so eingestellt werden, dass im Bereich der Dichtfläche keine Undichtigkeiten auftreten. Insbesondere sind auch hohe Vorspannkräfte erreichbar, so dass das elastische Element auch hohe hydraulische Kräfte aufnehmen kann. Das elastische Element besteht vorzugsweise aus Stahl, höchst vorzugsweise aus gehärtetem Federstahl.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element einstückig ausgebildet ist. Es ist damit besonders einfach herstellbar. Vorzugsweise ist daran gedacht, das elastische Element aus einem Draht zu biegen oder aus einem Blech auszustanzen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element die Drehachse ringartig umgibt. Vorzugsweise ist es als Kreisring ausgebildet. Sein äußerer Ringdurchmesser beträgt vorzugsweise zwischen 80% und 95% des Außendurchmessers des Aufnahmeteils. Die Abmessungen des elastischen Elements sind damit so groß wie möglich ausgebildet. Die Elastizität des elastischen Elements ist damit einfach einstellbar, wobei es gleichzeitig hohe Kräfte übertragen kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element in der Art einer Wellfeder ausgebildet ist. Das elastische Element hat über seinen Umfang vorzugsweise eine konstante, beispielsweise eine rechteckige Querschnittsform. Es verläuft entlang seines Umfangs, vorzugsweise wellenartig gebogen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet ist. Es hat dementsprechend die Form eines geschlitzten Rings. Hierdurch ergibt sich eine definierte Steifigkeit des elastischen Elements, welche allein durch die, rechnerisch leicht zu ermittelnde, Biegesteifigkeit der einzelnen wellenförmigen Abschnitte definiert ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element in einer ringförmig um die Drehachse umlaufenden Nut im Aufnahmeteil aufgenommen ist. Damit ist die Lage des elastischen Elements quer zur Drehachse formschlüssig festgelegt. Die Vorspannkraft greift mittig am Aufnahmeteil an, so dass nicht zu befürchten ist, dass dieses sich in der zweiten Ausnehmung verkeilt oder dass seine Beweglichkeit auf andere Weise gehemmt wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Tiefe der Nut, in Richtung der Drehachse gemessen, geringer ist als die entsprechende Höhe des unverspannten elastischen Elements. Vorzugsweise ist die genannte Tiefe auch geringer als die entsprechende Höhe des elastischen Elements im fertig montierten Zustand. Hierdurch wird erreicht, dass der Deckel ausschließlich an dem elastischen Element, nicht aber an dem Aufnahmeteil anliegt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpenbaugruppe über eine gesonderte Verschleißplatte an dem Grundkörper anliegt, wobei die Verschleißplatte wenigstens zwei Durchbrüche aufweist, welche jeweils zwischen dem Innenteil und dem Außenteil ausmünden, wobei die Verschleißplatte drehfest mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei zumindest ein Durchbruch an einen zugeordneten Fluidanschluss fluidisch angeschlossen ist. Die Verschleißplatte ist vorzugsweise als ebene Platte mit konstanter Dicke ausgebildet. Die Durchbrüche sind vorzugsweise nierenförmig ausgebildet. Die Verschleißplatte besteht vorzugsweise aus Messing oder aus beschichtetem Stahl, insbesondere aus manganphosphatiertem Stahl.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine Außenumfangsfläche der Verschleißplatte und eine Außenumfangsfläche des Aufnahmeteils in Richtung der Drehachse zueinander fluchtend ausgebildet sind. Die genannten Außenumfangsflächen sind vorzugsweise kreiszylindrisch bezüglich der Drehachse ausgebildet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einem Durchbruch eine dritte Ausnehmung zugeordnet ist, welche am Grund der ersten Ausnehmung angeordnet ist. Hierdurch wird ein zusätzlicher Druckausgleich zwischen den einzelnen Druckkammern der Speisepumpe erreicht. Die Durchbrüche in der Verschleißplatte bewirken bereits einen vergleichbaren Druckausgleich. Die Umfangsform der dritten Ausnehmungen ist, vorzugsweise in Richtung der Drehachse betrachtet, deckungsgleich mit der Umfangsform des jeweils zugeordneten Durchbruchs in der Verschleißplatte ausgebildet.
  • Schutz wird außerdem für eine Kollektion beansprucht, welche wenigstens zwei erfindungsgemäße Anschlussbaugruppen umfasst, wobei die Grundkörper, die Deckel und die Antriebswelle aller Anschlussbaugruppen identisch ausgebildet sind, wobei sich die Außenteile und die Innenteile der verschiedenen Anschlussbaugruppen unterscheiden, wobei eine Außenform des Aufnahmeteils bei allen Anschlussbaugruppen identisch ausgebildet ist, wobei eine Innenform des Aufnahmeteils bei den verschiedenen Anschlussbaugruppen unterschiedlich ausgebildet ist. Die Außenteile und die Innenteile der verschiedenen Anschlussbaugruppen unterscheiden sich vorzugsweise hinsichtlich der in Richtung der Drehachse gemessenen Breite.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Anschlussbaugruppe;
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht des Innenteils, des Außenteils und der Antriebswelle;
    Fig. 3
    eine weitere perspektivische Ansicht der Baugruppe nach Fig. 2;
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeteils;
    Fig. 5
    eine weitere perspektivische Ansicht des Aufnahmeteils; und
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht des elastischen Elements.
  • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Anschlussbaugruppe 10. Die Anschlussbaugruppe 10 ist zur Verwendung in der Axialkolbenpumpe gemäß der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102017213457.7 vorgesehen. Der gesamte Inhalt dieser Patentanmeldung wird in Bezug genommen und zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht. Die Anschlussbaugruppe 10 wird in der genannten Patentanmeldung als Gehäusedeckel bezeichnet, wobei auch die Bezeichnung Anschlussplatte geläufig ist.
  • Die Anschlussbaugruppe 10 umfasst einen Grundkörper 20, welcher beispielsweise im Gussverfahren hergestellt ist. Der Grundkörper 20 bildet wenigstens einen Fluidanschluss 21, wobei in Fig. 1 nur der Sauganschluss sichtbar ist, während der Druckanschluss nicht sichtbar ist. In Richtung einer Drehachse 11 wird der Grundkörper 20 von einer Antriebswelle 30 durchsetzt, welche vorliegend ein erstes und ein zweites Wellenteil 31; 32 umfasst, welche beispielsweise mittels einer Keilverzahnung, einer Passfedermitnahme oder einer Sechskantverbindung bezüglich der Drehachse 11 drehfest miteinander verbunden sind. Das erste Wellenteil 31 trägt die Zylindertrommel der Axialkolbenmaschine, wobei das zweite Wellenteil 32 die Speisepumpe 40 trägt. Die Speisepumpe 40 ist vorliegend als Innenzahnradpumpe ausgebildet, wobei sie auch als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein kann. In beiden Fällen umfasst sie ein Innenteil 41, welches drehfest mit der Antriebswelle 30 verbunden ist. Das Innenteil 41 ist von einem Außenteil 42 ringartig umgeben. Zwischen dem Innen- und dem Außenteil sind mehrere Druckräume vorhanden, deren Volumen sich ändert, wenn sich die Antriebswelle 30 dreht. Bei einer Innenzahnradpumpe werden diese Druckräume durch Verzahnungen am Innen- und am Außenteil 41; 42 fluiddicht voneinander abgegrenzt. Bei einer Flügelzellenpumpe werden sie von radialbeweglichen Flügeln fluiddicht voneinander abgegrenzt.
  • Die erfindungsgemäße Anschlussbaugruppe 10 hat den Vorteil, dass sie flexibel an unterschiedliche Speisepumpen anpassbar ist, die sich insbesondere hinsichtlich der Breite des Innen- und des Außenteils 41; 42 in Richtung der Drehachse 11 unterscheiden. Der Grundkörper 20, die Antriebswelle 30 und der Deckel 80 können dabei bei allen Bauvarianten identisch ausgebildet werden. Unterschiede ergeben sich allein beim Innen- und beim Außenteil 41; 42, um die gewünschte Förderleistung zu erreichen. Die Innenform des Aufnahmeteils 50 ist entsprechend angepasst ausgebildet, wobei die Außenform des Aufnahmeteils 50 bei allen Bauvarianten identisch ist.
  • Das Innenteil 41, das Außenteil 42 und das Aufnahmeteil 50 bilden zusammen eine Pumpenbaugruppe 12, wobei alle genannten Teile eine gemeinsame ebene Dichtfläche 13 aufweisen. Das Aufnahmeteil 50 ist in einer zweiten Ausnehmung 22 des Grundkörpers aufgenommen, welche vorzugsweise kreiszylindrisch bezüglich der Drehachse 11 ausgebildet ist. Mittels eines Zylinderstifts 55 ist das Aufnahmeteil 50 gegen Verdrehung um die Drehachse 11 gesichert. Die Dichtfläche 13 liegt vorliegend über eine gesonderte Verschleißplatte 70 am ebenen Grund der zweiten Ausnehmung 22 an, wobei sie auch unmittelbar dort anliegen kann. Die Verschleißplatte 70 ist in Form einer ebenen Platte mit konstanter Dicke ausgebildet, welche beispielsweise aus Messing besteht. Sie ist mit dem Zylinderstift 55 ebenfalls gegen Verdrehen gesichert (siehe Fig. 2).
  • Das Außenteil 42 ist in einer ersten Ausnehmung 51 im Aufnahmeteil 50 aufgenommen. Die erste Ausnehmung 51 ist kreiszylindrisch ausgebildet, wobei sie exzentrisch zur Drehachse 11 angeordnet ist. Im Fall der vorliegenden Innenzahnradpumpe ist das Außenteil 42 dort drehbar aufgenommen. Im Fall einer Flügelzellenpumpe ist das Außenteil, nämlich der Hubring, drehfest dort aufgenommen.
  • Das Aufnahmeteil 50 wird von einem Deckel 80 zumindest abschnittsweise überdeckt, wobei der Deckel 80 mit dem Grundkörper 20 verschraubt ist. Der Deckel 80 kann, wie vorliegend dargestellt, eine Öffnung aufweisen, so dass ein Durchtrieb zu einer unmittelbar angebauten Hydromaschine möglich ist. Es kann sich aber auch um einen geschlossenen Deckel handeln. Zwischen dem Deckel 80 und dem Grundkörper 20 ist ein Dichtring 81 eingebaut, um Fluidaustritt zu verhindern. Zwischen dem Deckel 80 und dem Aufnahmeteil 50 ist das erfindungsgemäße elastische Element 60 unter Vorspannung eingebaut. Die entsprechende Vorspannkraft wirkt in Richtung der Drehachse 11, wobei sie am Deckel 80 und über den Berührkontakt an der Dichtfläche 13 abgestützt ist. Das Aufnahmeteil 50 hat in Richtung der Drehachse 11 etwas Bewegungsspielraum in der zweiten Ausnehmung 22, so dass die gesamte Pumpenbaugruppe 12 mit ihrer Dichtfläche 13 gegen die Verschleißplatte 70 und diese wiederum gegen den Grund der zweiten Ausnehmung 22 gedrückt wird. Dort ist dementsprechend eine fluiddichte Abdichtung gegeben.
  • Der Deckel 80 wird über einen kreiszylindrischen Zentrierfortsatz 56 quer zur Drehachse 11 ausgerichtet. In Richtung der Drehachse 11 liegt er an einer ebenen Oberfläche des Grundkörpers 20 an. Im Bereich des Aufnahmeteils 50 ist der Deckel 80 mit Abstand zum Aufnahmeteil 50 ausgeführt, so dass der angesprochene Bewegungsspielraum vorhanden ist.
  • Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Innenteils 41, des Außenteils 42 und der Antriebswelle 30. Zu erkennen ist die Außenverzahnung 43 am Innenteil 41 und die Innenverzahnung 44 am Außenteil 42, welche miteinander kämmen. Gegenüberliegend zum Verzahnungseingriff liegt jeweils zumindest ein Paar an Zähnen fluiddicht aneinander an, so dass sich zumindest zwei fluiddicht gegeneinander abgegrenzte Druckkammern ergeben, deren Volumen sich ändert, wenn sich das zweite Wellenteil 32 dreht. Das zweite Wellenteil 32 ist mittels zweier Gleitringe 33 (siehe auch Fig. 3) am Grundkörper und am Aufnahmeteil (Nr. 22; 40 in Fig. 1) bezüglich der Drehachse drehbar abgestützt. Weiter ist zu erkennen, wie der Zylinderstift 55 in eine Ausnehmung am Außenumfang der Verschleißplatte 70 eingreift, um diese gegen Verdrehen zu sichern. Die Außenumfangsfläche 72 der Verschleißplatte 70 ist kreiszylindrisch bezüglich der Drehachse ausgebildet. Mit den gesonderten Haltestopfen 73 wird die Verschleißplatte 70 quer zur Drehachse ausgerichtet. Die Haltestopfen 73 greifen dabei in jeweils zugeordnete Bohrungen in der Verschleißplatte 70 und im Aufnahmeteil 50 ein. Die Pumpenbaugruppe umfasst vorzugsweise auch die Verschleißplatte 70, wobei sie als Ganzes in den Grundkörper einbaubar ist.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Baugruppe nach Fig. 2. Zu erkennen ist, dass die Haltestopfen 73 über die Verschleißplatte 70 überstehen, wobei sie am Grund der zweiten Ausnehmung (Nr. 22 in Fig. 1) anliegen. Weiter sind die beiden nierenförmigen Durchbrüche 71 in der Verschleißplatte 70 zu erkennen, welche im Bereich des Verzahnungseingriffs zwischen dem Innen- und dem Außenteil 41; 42 angeordnet sind. Ein Durchbruch 72 ist an einen zugeordneten Fluidanschluss (Nr. 21 in Fig. 1) angeschlossen, wobei der andere Durchbruch saugseitig an die Zylindertrommel der Axialkolbenmaschine angeschlossen ist.
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeteils 50 von der dem Grundkörper zugewandten Seite. Die Außenumfangsfläche 54 und der Durchbruch 59 für die Antriebswelle sind jeweils kreiszylindrisch bezüglich der Drehachse 11 ausgebildet. Die erste Ausnehmung 51 ist ebenfalls kreiszylindrisch ausgeführt, wobei sie exzentrisch und parallel zur Drehachse 11 angeordnet ist. Die Stirnfläche des Aufnahmeteils 50 ist eben und senkrecht zur Drehachse 11 ausgebildet, wobei dort zwei Bohrungen 57 für den Zylinderstift und zwei Bohrungen 58 für die Haltestopfen angeordnet sind.
  • Hinzuweisen ist noch auf die nierenförmigen dritten Ausnehmungen 53, welche jeweils in Richtung der Drehachse 11 in einer Flucht mit einem zugeordneten Durchbruch an der Verschleißplatte angeordnet sind. Die dritten Ausnehmungen 53 haben eine ebene Bodenfläche, die senkrecht zur Drehachse 11 ausgerichtet ist. Ihre Tiefe ist dementsprechend konstant.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Aufnahmeteils 50, von der dem Deckel zugewandten Seite. Der Zentrierfortsatz 56 für den Deckel ist kreiszylindrisch bezüglich der Drehachse 11 ausgebildet. Weiter ist in der vom Deckel überdeckten Oberfläche des Aufnahmeteils 50 eine Nut 52 zur Aufnahme des elastischen Elements vorgesehen. Die Nut 52 läuft kreisringförmig um die Drehachse 11 um, wobei sie in Richtung der Drehachse 11 eine konstante Tiefe aufweist. Die Nut ist möglichst nahe an der Außenumfangsfläche 54 angeordnet, so dass das elastische Element besonders groß ausgeführt werden kann.
  • Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des elastischen Elements 60. Das elastische Element 60 ist als gesondertes Bauteil in der Art einer Wellfeder ausgeführt. Es erstreckt sich kreisringförmig um die Drehachse 11 herum. In Umfangsrichtung hat es eine Unterbrechung 62, so dass es sich um einen geschlitzten Ring handelt. Dieser hat eine geringere Federsteifigkeit als ein geschlossener Ring. Das elastische Element 60 besteht vorzugsweise aus gehärtetem Federstahl. Entlang seines Umfangs hat es eine konstante, rechteckige Querschnittsform, wobei die kürzere Rechteckseite parallel zur Drehachse 11 angeordnet ist. In Umfangsrichtung verläuft das elastische Element 60 wellenartig, so dass es am Grund der Nut (Nr. 52 in Fig. 5) und am Deckel (Nr. 80 in Fig. 1) nur jeweils an mehreren kleinflächigen Berührbereichen 64 anliegt. Vorliegend sind auf jeder Seite vier Berührbereiche 64 vorgesehen, die jeweils an einem Wellental oder an einem Wellenberg angeordnet sind. Die Steifigkeit des elastischen Elements ist umso höher, je kürzer die Wellenlänge ist bzw. je mehre Berührbereiche 64 vorgesehen ist. Ein Berührbereich 64 wird von der Unterbrechung 62 in zwei Teile geteilt, so dass dort beide Ringenden am zugeordneten Teil anliegen. Die Höhe 63 des elastischen Elements 60 in Richtung der Drehachse 11, vermindert um die Dicke der Querschnittsform in Richtung der Drehachse 11, entspricht dem maximal möglichen Federweg des elastischen Elements 60. Die Vorspannung des elastischen Elements ist so groß gewählt, dass die im Betrieb auftretenden hydrostatischen Kräfte sicher überschritten werden. In der Folge entstehen an der Dichtfläche (Nr. 13 in Fig. 1) keine Undichtigkeiten.
  • In Fig. 6 ist weiter ein Wellenabschnitt 61 eingezeichnet, welcher durch zwei unmittelbar benachbarte Berührpunkte 64 auf einer Seite des elastischen Elements 60 definiert ist. Die Steifigkeit eines Wellenabschnitts 61 kann näherungsweise analog zur Steifigkeit eines mittig belasteten, geraden Biegebalkens berechnet werden, dessen Länge gleich der Umfangslänge des Wellenabschnitts 61 ist. Mittels FEM-Rechnung ist selbstverständlich eine genauere Bestimmung der Elastizität des elastischen Elements 60 möglich.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Anschlussbaugruppe
    11
    Drehachse
    12
    Pumpenbaugruppe
    13
    Dichtfläche
    20
    Grundkörper
    21
    Fluidanschluss
    22
    zweite Ausnehmung
    30
    Antriebswelle
    31
    erstes Wellenteil
    32
    zweites Wellenteil
    33
    Gleitring
    40
    Speisepumpe
    41
    Innenteil
    42
    Außenteil
    43
    Außenverzahnung des Innenteils
    44
    Innenverzahnung des Außenteils
    50
    Aufnahmeteil
    51
    erste Ausnehmung
    52
    Nut (für elastisches Element)
    53
    dritte Ausnehmung
    54
    Außenumfangsfläche des Aufnahmeteils
    55
    Zylinderstift
    56
    Zentrierfortsatz
    57
    Bohrung für Zylinderstift
    58
    Bohrung für Haltestopfen
    59
    Durchbruch für Antriebswelle
    60
    elastisches Element
    61
    Wellenabschnitt
    62
    Unterbrechung
    63
    Höhe des elastischen Elements
    64
    Berührbereich
    70
    Verschleißplatte
    71
    Durchbruch
    72
    Außenumfangsfläche der Verschleißplatte
    73
    Haltestopfen
    80
    Deckel
    81
    Dichtring

Claims (12)

  1. Anschlussbaugruppe (10) zur Verwendung in einer Axialkolbenmaschine, wobei die Anschlussbaugruppe (10) eine Speisepumpe (40) und einen Grundkörper (20) aufweist, wobei der Grundkörper (20) mit wenigstens einem Fluidanschluss (21) versehen ist, wobei in dem Grundkörper (20) eine Antriebswelle (30) bezüglich einer Drehachse (11) drehbar aufgenommen ist, wobei die Speisepumpe (40) als Innenzahnradpumpe oder als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, wobei sie ein Innenteil (41) und ein Außenteil (42) aufweist, wobei das Innenteil (41) drehfest mit der Antriebswelle (30) verbunden ist, wobei das Außenteil (42) das Innenteil (41) ringartig umgibt, wobei ein gesondertes Aufnahmeteil (50) mit einer ersten Ausnehmung (51) vorgesehen ist, wobei das Außenteil (42) und das Innenteil (41) in der ersten Ausnehmung (51) derart aufgenommen sind, dass eine Pumpenbaugruppe (12), umfassend das Innenteil (41), das Außenteil (42) und das Aufnahmeteil (50), eine ebene Dichtfläche definiert, welche zumindest mittelbar am Grundkörper (20) anliegt, wobei der Grundkörper (20) eine zweite Ausnehmung (22) aufweist, in welcher die Pumpenbaugruppe (12) zumindest abschnittsweise aufgenommen ist, wobei ein gesonderter Deckel (80) vorgesehen ist, welcher die zweite Ausnehmung (22) und die Pumpenbaugruppe (12) jeweils zumindest abschnittsweise überdecket, wobei er am Grundkörper (20) anliegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckel (80) und dem Aufnahmeteil (50) ein elastisches Element (60) unter Vorspannung derart eingebaut ist, dass eine entsprechende Vorspannkraft über die Dichtfläche (13) zumindest mittelbar am Grundkörper (20) abgestützt ist, wobei die genannte Vorspannkraft im Bereich des Aufnahmeteils (50) und/oder des Außenteils (42) statisch am Grundkörper (20) abgestützt ist.
  2. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 1,
    wobei das elastische Element (60) als gesondertes Bauteil ausgebildet ist.
  3. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 2,
    wobei das elastische Element (60) einstückig ausgebildet ist.
  4. Anschlussbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elastische Element (60) die Drehachse (11) ringartig umgibt.
  5. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 4,
    wobei das elastische Element (60) in der Art einer Wellfeder ausgebildet ist.
  6. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 4 oder 5,
    wobei das elastische Element (60) in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet ist.
  7. Anschlussbaugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    wobei das elastische Element (60) in einer ringförmig um die Drehachse (11) umlaufenden Nut (52) im Aufnahmeteil (50) aufgenommen ist.
  8. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 7,
    wobei die Tiefe der Nut (52), in Richtung der Drehachse (11) gemessen, geringer ist als die entsprechende Höhe (63) des unverspannten elastischen Elements (60).
  9. Anschlussbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Pumpenbaugruppe (12) über eine gesonderte Verschleißplatte (70) an dem Grundkörper (20) anliegt, wobei die Verschleißplatte (70) wenigstens zwei Durchbrüche (71) aufweist, welche jeweils zwischen dem Innenteil (41) und dem Außenteil (42) ausmünden, wobei die Verschleißplatte (70) drehfest mit dem Grundkörper (20) verbunden ist, wobei zumindest ein Durchbruch (71) an einen zugeordneten Fluidanschluss (21) fluidisch angeschlossen ist.
  10. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 9,
    wobei eine Außenumfangsfläche (72) der Verschleißplatte (70) und eine Außenumfangsfläche (54) des Aufnahmeteils (50) in Richtung der Drehachse (11) zueinander fluchtend ausgebildet sind.
  11. Anschlussbaugruppe nach Anspruch 9 oder 10,
    wobei zumindest einem Durchbruch (71) eine dritte Ausnehmung (53) zugeordnet ist, welche am Grund der ersten Ausnehmung (51) angeordnet ist.
  12. Kollektion umfassend wenigstens zwei Anschlussbaugruppen (10), welche jeweils nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet sind, wobei die Grundkörper (20), die Deckel (80) und die Antriebswelle (30) aller Anschlussbaugruppen (10) identisch ausgebildet sind, wobei sich die Außenteile (42) und die Innenteile (41) der verschiedenen Anschlussbaugruppen (10) unterscheiden, wobei eine Außenform des Aufnahmeteils (50) bei allen Anschlussbaugruppen (20) identisch ausgebildet ist, wobei eine Innenform des Aufnahmeteils (50) bei den verschiedenen Anschlussbaugruppen unterschiedlich ausgebildet ist.
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