WO2008034869A2 - Pumpenanordnung mit mindestens zwei radialkolbenpumpen - Google Patents

Pumpenanordnung mit mindestens zwei radialkolbenpumpen Download PDF

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WO2008034869A2
WO2008034869A2 PCT/EP2007/059952 EP2007059952W WO2008034869A2 WO 2008034869 A2 WO2008034869 A2 WO 2008034869A2 EP 2007059952 W EP2007059952 W EP 2007059952W WO 2008034869 A2 WO2008034869 A2 WO 2008034869A2
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pump
drive shaft
radial piston
cylinder
drive shafts
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Wolfgang Bloching
Ümit Dilalan
Mario Köhler
Stephan Notzon
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Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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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
    • F04B1/0536—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 with two or more serially arranged radial piston-cylinder units
    • F04B1/0538—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 with two or more serially arranged radial piston-cylinder units located side-by-side

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement with at least two radial piston pumps.
  • Radial piston pumps can be subjected to heavy loads if, for example, they are used as high-pressure pumps for pressures of up to 2000 bar and more. Such comparatively high pressures make both high demands on the material of the radial piston pump and on their construction. At the same time large forces must be absorbed by such radial piston pumps.
  • Such a radial piston pump is known for example from DE 100 39 210 Al.
  • the radial piston pump has a drive shaft with an eccentric portion which is rotatably mounted in a pump housing. On the eccentric shaft portion a cam ring is slidably mounted.
  • the radial piston pump has three at a distance of 120 degrees to each other arranged pump units. Each pump unit has a radially in the pump housing longitudinally movably guided pump piston.
  • the individual pump pistons are each in contact with a sliding shoe, which is supported by a spring against the lifting ring, so as to prevent co-rotation of the lifting ring with the drive shaft.
  • the cam ring has a number of flats corresponding to the number of pump pistons.
  • the eccentric portion performs a tumbling motion which causes both movement in the direction of the axis of the pump piston and relative movement between the flattening of the cam and the sliding surface of the shoe.
  • the object of the invention is to provide a pump assembly with at least two radial piston pumps, the reliable and precise operation even at high pump pressures allows and can be produced inexpensively and with little expenditure of time.
  • the invention is characterized by a pump arrangement, with at least two radial piston pumps, each having its own pump housing, a rotatably disposed in the pump housing drive shaft, a cylinder with a cylinder chamber and a cylinder longitudinal axis, and a pump piston, which is arranged axially movable in the cylinder chamber wherein the pump piston is in operative connection with the drive shaft, wherein the drive shafts are rotatably coupled together.
  • the pump assembly thus has at least two independently operable radial piston pumps which are coupled to one another on the drive shaft side, the drive shafts having the same rotational speed and direction of rotation. This is particularly advantageous, since such a simple construction of the pump assembly of a plurality of radial piston pumps and a short assembly time are possible. Pump assemblies with any desired number of units of cylinder and
  • Pump pistons may thus be composed of one or more radial piston pumps of a single type or a small number of types.
  • radial piston pumps with two units of cylinder and pump piston each different pump assemblies can be constructed with any even number of units of cylinder and pump piston.
  • This makes it possible to build a variety of differently designed pump assemblies with one type or very few types of radial piston pumps.
  • a few different individual components of radial piston pumps In particular, few different types of pump housings or units of cylinder and pump piston to build different sized pump assemblies.
  • the pump housing of the radial piston pumps are rigidly coupled together by means of a housing coupling device. This allows a great stability of the pump assembly with the radial piston pumps.
  • the pump housings each have a pump housing recess, and the housing coupling device has a pin which is arranged in the pump housing recesses. This allows a particularly precise coupling between the pump housings can be achieved.
  • the drive shafts associated with the respective radial piston pumps are formed integrally with one another. This has the advantage that no additional elements for coupling the drive shafts are required.
  • the drive shafts each have a profile structure in a drive shaft end section which is arranged and configured such that the drive shafts are rotationally fixed relative to each other. There are no additional elements for coupling the drive shafts required.
  • the drive shafts on drive shaft coupling elements, which are arranged and designed so that the drive shafts are rotatably relative to each other. This makes efficient coupling of the drive shafts possible.
  • the radial piston pumps each have drive shaft bearings, which are designed and arranged such that the drive shafts each because they are mounted on both sides in the drive shaft bearings. This has the advantage that the drive shafts can be supported particularly well.
  • a drive shaft bearing of a radial piston pump and a drive shaft bearing of the other radial piston pump are formed integrally with each other.
  • the number of drive shaft bearings can be kept small with good support of the drive shafts.
  • FIG. 1 shows a schematic, partially sectioned view of a pump arrangement with two radial piston pumps according to a first embodiment
  • FIG. 1 a shows a detailed view of a drive shaft bearing of the pump arrangement according to a further embodiment
  • FIG. 2 shows a sectional view of a drive shaft of the pump arrangement according to a further embodiment
  • FIG. 2a shows a further sectional view of the drive shaft of the pump arrangement along a line Ha-IIa 'of FIG. 2,
  • FIG. 3 shows a sectional view of the drive shaft of the pump arrangement according to a further embodiment
  • FIG. 3a shows a further sectional view of the drive shaft of the pump arrangement along a line IHa-IIIa 'of FIG. 3, FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view of the drive shaft of the pump assembly according to another embodiment, and FIG. 4 a shows a further sectional view of the drive shaft of the pump arrangement along a line IVa-IVa 'of FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a pump arrangement 10 in one embodiment with a first radial piston pump 11 and a second radial piston pump 11 'for conveying a fluid.
  • the Radi alkolbenpumpen 11, 11 ' are basically constructed identically, but take different operating conditions, as described in detail below.
  • the first radial piston pump 11 will be described by way of example with reference to FIG. 1 also for the second radial piston pump 11 ',
  • the first radial piston pump 11 with a pump housing 12 has a drive shaft 14 rotatably mounted in the pump housing 12 in a rotational direction R with an eccentric 15.
  • the first radial piston pump 11 further has a cylinder 38, a cylindrical space 32 arranged in the cylinder 38 with a longitudinal axis Z and a pump piston 30, which is arranged axially movably in the cylinder space 32.
  • the drive shaft 14 and the eccentric 15 drive via a connecting rod 16 and a crosshead 24 to the pump piston 30 at.
  • the connecting rod 16 has a large eye 18 and a small eye 20.
  • the drive shaft 14 is rotatably arranged with the eccentric 15 about a rotation axis S in the direction of rotation R.
  • the crosshead 24 has a crosshead recess 26 for receiving a crosshead pin 22.
  • the crosshead bolt 22 is disposed in the small eye 20 of the connecting rod 16 and thus allows a coupling of the connecting rod 16 with the crosshead 24.
  • the pump piston 30 is fixedly coupled to the crosshead bolt 22.
  • the cylinder 38 has a cylinder chamber inlet line 33 in which a cylinder chamber inlet valve 34 is preferably arranged.
  • the cylinder space inlet valve 34 facilitates the filling of the cylinder space 32 and prevents the backflow of the fluid from the cylinder space supply line 33 during filling.
  • the cylinder 38 further has a cylinder space drain line 35 and a cylinder space outlet valve 36 arranged therein. This fluid can be ejected from the cylinder chamber 32.
  • the radial piston pumps 11 and 11 ' are basically identical, but assume different operating conditions.
  • the pump piston 30 of the first radial piston pump 11 in this case has a position in the cylinder 38 with a maximum distance from the drive shaft 14, while the pump piston 30 'of the second radial piston pump 11' in a position in the cylinder 38 'with a minimum distance from the drive shaft fourteenth 'is, and vice versa.
  • a housing coupling device 39 is arranged, through which a rigid and secure coupling between the pump housing 12 of the first Radialkol- benpumpe 11 and the pump housing 12 'of the second radial piston pump 11th ' he follows.
  • the housing coupling device 39 has external screw connections 40, through which the pump housing 12 of the first radial piston pump 11 and the pump housing 12 'of the second radial piston pump 11 'are rigidly coupled together.
  • the housing coupling device 39 further comprises, in the embodiment shown here, pins 40a disposed in the outer pump housing recesses 41, 41 '. This allows the radial piston pumps 11, 11 'align particularly precisely to each other.
  • the drive shafts 14, 14 'of the radial piston pumps 11, 11' are formed integrally with one another and are rotatably mounted in drive shaft bearings 42, 42 'of the radial piston pumps 11, 11'.
  • the drive shafts 14, 14 ' are mechanically supported in an advantageous manner.
  • the two drive shaft bearings 42 of the first radial piston pump 11 and the two drive shaft bearings 42 'of the second radial piston pump 11' are arranged so that the drive shafts 14, 14 'are mounted on both sides.
  • one of the drive shaft bearings 42 of the first radial piston pump 11 and one of the drive shaft bearings 42 'of the second radial piston pump 11' are formed integrally with one another.
  • the drive shaft bearings 42 of the first radial piston pump 11 are formed separately from the drive shaft bearings 42 'of the second radial piston pump 11'.
  • the drive shaft bearings 42, 42 ' are each assigned to a pump housing 12, 12' in an advantageous manner.
  • a modular construction of the pump assembly 10 can be realized particularly advantageous.
  • the drive shafts 14, 14 ' may also be formed in several pieces as an alternative to the one-piece embodiment shown in FIG.
  • the drive shafts 14, 14 ' may have a profile structure 46, 46', the profile structure 46 of the drive shaft end section 44 of the first radial piston pump 11 being preferably complementary to the profile structure 46 'of the drive shaft end section 44' of the second radial piston pump 11 ' to allow such a rotationally fixed coupling of the drive shafts 14, 14 '( Figures 2 and 2a).
  • the profile structures 46, 46 ' are formed in the embodiment shown here as a tooth profile, which can guarantee a particularly good fit.
  • the profile structures 46, 46 ' may preferably also be designed as a two-flat profile or as a polygonal profile.
  • the drive shafts 14, 14 ' have a drive shaft coupling element 48, 148, by which the drive shafts 14, 14' are rotatably coupled to each other ( Figures 3, 3a, 4, 4a).
  • the drive shaft coupling element 48 is formed as a feather key, which is arranged in a recess 50 between the drive shaft 14 of the first radial piston pump 11 and the drive shaft 14 'of the second radial piston pump 11'.
  • the feather key allows a positive fit between the drive shaft 14 of the first radial piston pump 11 and the drive shaft 14 'of the second radial piston pump 11' and thus a transmission of torque between the drive shafts 14 and 14 '.
  • the drive shaft coupling element 48 may preferably also be embodied as a disc spring.
  • the drive shaft coupling element 148 is formed as a two-sided pin connection, which is arranged in a recess 150 in the drive shafts 14, 14 'and a positive fit between the drive shaft 14 and the drive shaft 14' and thus a transmission the torque between the drive shafts 14 and 14 'allows.
  • the Drive shaft coupling element 148 preferably also be designed as a one-sided pin connection.
  • the pump piston 30 of the first radial piston pump 11 assumes a maximum distance to the drive shaft 14, while the pump piston 30 'of the second radial piston pump 11' occupies a minimum distance from the drive shaft 14.
  • a first phase of operation is by a rotational movement of the drive shaft 14 about the rotation axis S in a direction of rotation R for the first radial piston pump 11, the small eye 20 of the
  • Pleuels 16 moved away from the cylinder 38.
  • About the crosshead pin 22 of the crosshead 24 is taken in this movement, which is because of the fixed coupling between the crosshead pin 22 and the pump piston 30 of the pump piston 30 in the direction of the longitudinal axis Z of the cylinder chamber 32 to the drive shaft 14 moves.
  • the cylinder chamber 32 is enlarged and filled with fluid via the cylinder chamber inlet valve 34 designed as a check valve and the cylinder chamber inlet line 33.
  • the radial piston pumps 13, 13 'thus counteract each other, by suction of fluid in the cylinder chamber 32 of the first radial piston pump 11 with a simultaneous ejection of fluid from the cylinder chamber 32' of the second radial piston pump 11 'is accompanied.
  • the pump piston 30 of the first radial piston pump 11 now assumes a minimum distance from the drive shaft 14, while the pump piston 30 'of the second radial piston pump 11' assumes a maximum distance from the drive shaft 14.
  • the small eye 20 of the connecting rod 16 is moved back towards the cylinder 38 for the first radial piston pump 11 by the rotational movement of the drive shaft 14 in the direction of rotation R.
  • the force is transmitted from the crosshead bolt 22 directly to the pump piston 30, whereby a direct pressurization of the cylinder chamber 32 and thus a compression of the fluid located in the cylinder chamber 32 takes place.
  • the compressed fluid is expelled via the cylinder space drain line 35 and the opened cylinder space outlet valve 36.
  • the pump arrangement of radial piston pumps is, for example, a high-pressure fuel pump of a type
  • the illustrated pump arrangement 10 of the two radial piston pumps 11, 11 'constructed as one-piston pumps thus operates, as shown, like a two-piston pump in push-pull operation.
  • radial piston pumps can thus build by rotationally fixed coupling of the drive shafts and rigid coupling of the pump housing of the radial piston pump pump assemblies that can work as a three-piston pump, four-piston pump, etc.
  • pump assemblies which operate as a four-piston pump, six-piston pump, etc. can be constructed in a simple manner from radial piston pumps constructed as two-piston pumps.
  • a pump arrangement with an arbitrary number of pistons can be constructed by a suitable combination of suitable radial piston pumps.

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Abstract

Pumpenanordnung (10), mit mindestens zwei Radialkolbenpumpen (11, 11'), die aufweisen jeweils ein eigenes Pumpengehäuse (12, 12'), eine in dem Pumpengehäuse (12, 12') drehbar angeordnete Antriebswelle (14, 14'), einen Zylinder (38, 38') mit einem Zylinderraum (32, 32') und einer Zylinderlängsachse (Z, Z'), und einen Pumpenkolben (30, 30'), der axial bewegbar in dem Zylinderraum (32, 32') angeordnet ist, wobei der Pumpenkolben (30, 30') mit der Antriebswelle (14, 14') in Wirkverbindung steht, wobei die Antriebswellen (14, 14') drehfest miteinander gekoppelt sind.

Description

Beschreibung
Pumpenanordnung mit mindestens zwei Radialkolbenpumpen
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung mit mindestens zwei Radialkolbenpumpen.
Radialkolbenpumpen können starken Beanspruchungen unterliegen, wenn sie beispielsweise als Hochdruckpumpen für Drücke von bis zu 2000 bar und mehr eingesetzt werden. Derartige vergleichsweise hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material der Radialkolbenpumpe als auch an deren Konstruktion. Gleichzeitig müssen von derartigen Radialkolbenpumpen große Kräfte aufgenommen werden können.
Eine derartige Radialkolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 100 39 210 Al bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist eine Antriebswelle mit einem Exzenterabschnitt auf, die in einem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt ist ein Hubring gleitend gelagert angeordnet. Die Radialkolbenpumpe weist drei in einem Abstand von je 120 Grad zueinander angeordnete Pumpeneinheiten auf. Jede Pumpeneinheit weist einen radial im Pumpengehäuse längs bewegbar geführten Pumpenkolben auf. Die einzelnen Pumpenkolben liegen jeweils an einem Gleitschuh an, der sich über eine Feder gegen den Hubring abstützt, um so das Mitdrehen des Hubrings mit der Antriebswelle zu verhindern. Hierzu hat der Hubring eine der Anzahl der Pumpenkolben entsprechende Zahl von Abflachungen. Während des Betriebs der Pumpe führt der Exzente- rabschnitt eine Taumelbewegung aus, durch die es sowohl zu einer Bewegung in Richtung der Achse des Pumpenkolbens als auch zu einer Relativbewegung zwischen der Abflachung des Hubrings und der Gleitfläche des Gleitschuhs kommt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpenanordnung mit mindestens zwei Radialkolbenpumpen zu schaffen, die auch bei hohen Pumpendrücken einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglicht und kostengünstig und mit geringem Zeitaufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Pumpenanordnung, mit mindestens zwei Radialkolbenpumpen, die aufweisen jeweils ein eigenes Pumpengehäuse, eine in dem Pumpengehäuse drehbar angeordnete Antriebswelle, einen Zylinder mit einem Zylinderraum und einer Zylinderlängsachse, und einen Pumpenkolben, der axial bewegbar in dem Zylinderraum angeordnet ist, wobei der Pumpenkolben mit der Antriebswelle in Wirkverbindung steht, wobei die Antriebswellen drehfest miteinander gekoppelt sind.
Die Pumpenanordnung hat also mindestens zwei für sich allein funktionsfähige Radialkolbenpumpen, die antriebswellenseitig miteinander gekoppelt sind, wobei die Antriebswellen die gleiche Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung aufweisen. Dies ist besonders vorteilhaft, da so ein einfacher Aufbau der Pumpenanordnung aus mehreren Radialkolbenpumpen und eine kurze Montagezeit möglich sind. Pumpenanordnungen mit einer be- liebigen gewünschten Anzahl von Einheiten aus Zylinder und
Pumpenkolben können so aus einer oder mehreren Radialkolbenpumpen eines einzigen Typs oder einer kleinen Zahl von Typen zusammengesetzt werden. Damit ist es nicht mehr erforderlich, eine Vielzahl verschiedener Typen von Radialkolbenpumpen vor- zuhalten, um verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden. So können etwa aus Radialkolbenpumpen mit zwei Einheiten aus Zylinder und Pumpenkolben jeweils verschiedene Pumpenanordnungen mit einer beliebigen geraden Anzahl von Einheiten aus Zylinder und Pumpenkolben aufgebaut werden. Dadurch ist es möglich, mit einem Typ oder sehr wenigen Typen von Radialkolbenpumpen eine Vielzahl verschieden ausgebildeter Pumpenanordnungen aufzubauen. Außerdem ist es möglich, mit wenigen unterschiedlichen Einzelbauteilen von Radialkolbenpumpen, insbesondere wenigen unterschiedlichen Typen von Pumpengehäusen oder Einheiten aus Zylinder und Pumpenkolben unterschiedliche große Pumpenanordnungen aufzubauen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pumpengehäuse der Radialkolbenpumpen mittels einer Gehäusekopplungsvorrichtung starr miteinander gekoppelt sind. Dies ermöglicht eine große Stabilität der Pumpenanordnung mit den Radialkolbenpumpen.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Pumpengehäuse jeweils eine Pumpengehäuseausnehmung aufweisen, und die Gehäusekopplungsvorrichtung einen Stift aufweist, der in den Pumpenge- häuseausnehmungen angeordnet ist. Damit kann eine besonders präzise Kopplung zwischen den Pumpengehäusen erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die den jeweiligen Radialkolbenpumpen zugeordneten Antriebswellen miteinander einstückig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Elemente zur Kopplung der Antriebswellen erforderlich sind.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Antriebswellen jeweils in einem Antriebswellenendabschnitt eine Profilstruktur aufwei- sen, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass die Antriebswellen relativ zueinander drehfest sind. Es sind so keine zusätzlichen Elemente zur Kopplung der Antriebswellen erforderlich .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Antriebswellen Antriebswellenkopplungselemente auf, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Antriebswellen relativ zueinander drehfest sind. Das macht eine effiziente Kopplung der Antriebswellen möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Radialkolbenpumpen jeweils Antriebswellenlager auf, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Antriebswellen je- weils beidseitig in den Antriebswellenlagern gelagert sind. Dies hat den Vorteil, dass die Antriebswellen besonders gut abgestützt werden können.
Besonders vorteilhaft ist, wenn ein Antriebswellenlager der einen Radialkolbenpumpe und ein Antriebswellenlager der anderen Radialkolbenpumpe miteinander einstückig ausgebildet sind. Damit kann die Anzahl der Antriebswellenlager bei guter Abstützung der Antriebswellen klein gehalten werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Pumpenanordnung mit zwei Radialkolbenpumpen gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur Ia eine Detailansicht eines Antriebswellenlagers der Pumpenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 2 eine Schnittansicht einer Antriebswelle der Pumpenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 2a eine weitere Schnittansicht der Antriebswelle der Pumpenanordnung entlang einer Linie Ha-IIa' der Figur 2,
Figur 3 eine Schnittansicht der Antriebswelle der Pumpenan- Ordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 3a eine weitere Schnittansicht der Antriebswelle der Pumpenanordnung entlang einer Linie IHa-IIIa' der Figur 3,
Figur 4 eine Schnittansicht der Antriebswelle der Pumpenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform, und Figur 4a eine weitere Schnittansicht der Antriebswelle der Pumpenanordnung entlang einer Linie IVa-IVa' der Figur 4.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt eine Pumpenanordnung 10 in einer Ausführungsform mit einer ersten Radialkolbenpumpe 11 und einer zweiten Radialkolbenpumpen 11' zur Förderung eines Fluids. Die Radi- alkolbenpumpen 11, 11' sind grundsätzlich identisch aufgebaut, nehmen jedoch unterschiedliche Betriebszustände ein, wie unten detailliert beschrieben. Im Folgenden soll die erste Radialkolbenpumpe 11 anhand der Figur 1 stellvertretend auch für die zweite Radialkolbenpumpe 11' beschrieben werden,
Die erste Radialkolbenpumpe 11 mit einem Pumpengehäuse 12 weist eine in dem Pumpengehäuse 12 in einer Drehrichtung R drehbar gelagerte Antriebswelle 14 mit einem Exzenter 15 auf.
Die erste Radialkolbenpumpe 11 hat weiter einen Zylinder 38, einen in dem Zylinder 38 angeordneten Zylinderraum 32 mit einer Längsachse Z und einen Pumpenkolben 30, der axial bewegbar in dem Zylinderraum 32 angeordnet ist.
Die Antriebswelle 14 und der Exzenter 15 treiben über einen Pleuel 16 und einen Kreuzkopf 24 den Pumpenkolben 30 an. Der Pleuel 16 hat ein Großauge 18 und ein Kleinauge 20. In dem Großauge 18 ist die Antriebswelle 14 mit dem Exzenter 15 um eine Drehachse S in der Drehrichtung R drehbar angeordnet.
Der Kreuzkopf 24 weist eine Kreuzkopfausnehmung 26 zur Aufnahme eines Kreuzkopfbolzens 22 auf. Der Kreuzkopfbolzen 22 ist in dem Kleinauge 20 des Pleuels 16 angeordnet und ermöglicht so eine Kopplung des Pleuels 16 mit dem Kreuzkopf 24. Der Pumpenkolben 30 ist fest mit dem Kreuzkopfbolzen 22 gekoppelt . Um den Zylinderraum 32 mit Fluid befüllen zu können, weist der Zylinder 38 eine Zylinderraumzulaufleitung 33 auf, in der vorzugsweise ein Zylinderraumeinlassventil 34 angeordnet ist. Das Zylinderraumeinlassventil 34 erleichtert die Befüllung des Zylinderraums 32 und verhindert beim Befüllen das Zurückströmen des Fluids aus der Zylinderraumzulaufleitung 33. Der Zylinder 38 weist weiter eine Zylinderraumablaufleitung 35 und ein in dieser angeordnetes Zylinderraumauslassventil 36 auf. Damit kann Fluid aus dem Zylinderraum 32 ausgestoßen werden.
Die Antriebswelle 14 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und die Antriebswelle 14 der zweiten Radialkolbenpumpe 11' sind drehfest miteinander gekoppelt.
Wie bereits oben erwähnt, sind die Radialkolbenpumpen 11 und 11' grundsätzlich identisch, nehmen jedoch unterschiedliche Betriebszustände ein. Dies bedeutet insbesondere, dass der Exzenter 15' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' gegenüber dem Exzenter 15 der ersten Radialkolbenpumpe 11 auf der gemeinsamen Antriebswelle 14, 14' um 180° verdreht ist. Der Pumpenkolben 30 der ersten Radialkolbenpumpe 11 hat in diesem Fall eine Stellung im Zylinder 38 mit einer maximalen Entfernung von der Antriebswelle 14, während der Pumpenkolben 30' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' in einer Stellung im Zylinder 38' mit einer minimalen Entfernung von der Antriebswelle 14' ist, und umgekehrt.
Die Pumpengehäuse 12, 12' weisen jeweils eine äußere Pumpen- gehäuseausnehmung 41, 41' auf. Zwischen dem Pumpengehäuse 12 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und dem Pumpengehäuse 12' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' ist eine Gehäusekopplungsvorrichtung 39 angeordnet, durch die eine starre und sichere Kopplung zwischen dem Pumpengehäuse 12 der ersten Radialkol- benpumpe 11 und dem Pumpengehäuse 12' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' erfolgt. Die Gehäusekopplungsvorrichtung 39 hat äußere Schraubverbindungen 40, durch die das Pumpengehäuse 12 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und das Pumpengehäuse 12' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' starr miteinander gekoppelt sind. Die Gehäusekopplungsvorrichtung 39 weist in der hier dargestellten Ausführungsform weiter Stifte 40a auf, die in den äußeren Pumpengehäuseausnehmungen 41, 41' angeordnet sind. Damit lassen sich die Radialkolbenpumpen 11, 11' besonders präzise zueinander ausrichten.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Pumpengruppe 10 sind die Antriebswellen 14, 14' der Radialkolben- pumpen 11, 11' miteinander einstückig ausgebildet und in Antriebswellenlagern 42, 42' der Radialkolbenpumpen 11, 11' drehbar gelagert. Damit werden die Antriebswellen 14, 14' in vorteilhafter Weise mechanisch gestützt.
Die zwei Antriebswellenlager 42 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und die zwei Antriebswellenlager 42' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' sind so angeordnet, dass die Antriebswellen 14, 14' jeweils beidseitig gelagert sind. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Pumpenanordnung 10 sind ei- nes der Antriebswellenlager 42 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und eines der Antriebswellenlager 42' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' miteinander einstückig ausgebildet. Damit kann eine geringe Zahl von Bauteilen der Pumpenanordnung 10 und dabei eine gute Abstützung der Antriebswellen 14, 14' in den Pumpengehäusen 12, 12' erreicht werden.
In der in Figur Ia gezeigten alternativen Ausführungsform der Pumpenanordnung 10 sind die Antriebswellenlager 42 der ersten Radialkolbenpumpe 11 von den Antriebswellenlagern 42' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' getrennt ausgebildet. Dabei sind die Antriebswellenlager 42, 42' in vorteilhafter Weise jeweils einem Pumpengehäuse 12, 12' zugeordnet. Damit kann besonders vorteilhaft ein modularer Aufbau der Pumpenanordnung 10 realisiert werden.
Die Antriebswellen 14, 14' können alternativ zu der in Figur 1 gezeigten einstückigen Ausführungsform auch mehrstückig ausgebildet sein. An einem Antriebswellenendabschnitt 44, 44' können die Antriebswellen 14, 14' eine Profilstruktur 46, 46' aufweisen, wobei die Profilstruktur 46 des Antriebswellenend- abschnitts 44 der ersten Radialkolbenpumpe 11 vorzugsweise komplementär zu der Profilstruktur 46' des Antriebswellenend- abschnitts 44' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' ausgebildet ist, um so eine drehfeste Kopplung der Antriebswellen 14, 14' zu ermöglichen (Figuren 2 und 2a). Die Profilstrukturen 46, 46' sind in der hier dargestellten Ausführungsform als Zahnprofil ausgebildet, das einen besonders guten Formschluss ge- währleisten kann. Alternativ können die Profilstrukturen 46, 46' jedoch vorzugsweise auch als Zweiflachprofil oder als Polygonprofil ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform haben die Antriebswellen 14, 14' ein Antriebswellenkopplungselement 48, 148, durch das die Antriebswellen 14, 14' drehfest zueinander gekoppelt sind (Figuren 3, 3a, 4, 4a) .
In der in den Figuren 3 und 3a dargestellten Ausführungsform ist das Antriebswellenkopplungselement 48 als Passfeder ausgebildet, die in einer Aussparung 50 zwischen der Antriebswelle 14 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und der Antriebswelle 14' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' angeordnet ist. Die Passfeder ermöglicht einen sicheren Formschluss zwischen der Antriebswelle 14 der ersten Radialkolbenpumpe 11 und der Antriebswelle 14' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' und somit eine Übertragung des Drehmoments zwischen den Antriebswellen 14 und 14' . Alternativ kann das Antriebswellenkopplungselement 48 jedoch vorzugsweise auch als Scheibenfeder ausgebil- det sein.
In der in den Figuren 4 und 4a dargestellten Ausführungsform ist das Antriebswellenkopplungselement 148 als zweiseitige Stiftverbindung ausgebildet, die in einer Aussparung 150 in den Antriebswellen 14, 14' angeordnet ist und einen sicheren Formschluss zwischen der Antriebswelle 14 und der Antriebswelle 14' und somit eine Übertragung des Drehmoments zwischen den Antriebswellen 14 und 14' ermöglicht. Alternativ kann das Antriebswellenkopplungselement 148 jedoch vorzugsweise auch als einseitige Stiftverbindung ausgebildet sein.
Im Folgenden soll die Funktionsweise der Pumpenanordnung 10 beschrieben werden:
Im Ausgangszustand nimmt der Pumpenkolben 30 der ersten Radialkolbenpumpe 11 einen maximalen Abstand zur Antriebswelle 14 ein, während der Pumpenkolben 30' der zweiten Radialkolben- pumpe 11' einen minimalen Abstand zur Antriebswelle 14 einnimmt .
In einer ersten Betriebsphase wird durch eine Drehbewegung der Antriebswelle 14 um die Drehachse S in eine Drehrichtung R für die erste Radialkolbenpumpe 11 das Kleinauge 20 des
Pleuels 16 von dem Zylinder 38 wegbewegt. Über den Kreuzkopfbolzen 22 wird der Kreuzkopf 24 bei dieser Bewegung mitgenommen, wodurch wegen der festen Kopplung zwischen dem Kreuzkopfbolzen 22 und dem Pumpenkolben 30 der Pumpenkolben 30 in Richtung der Längsachse Z des Zylinderraums 32 zur Antriebswelle 14 hin bewegt wird.
Durch diese Bewegung des Pumpenkolbens 30 wird der Zylinderraum 32 vergrößert und über das als Rückschlagventil ausge- bildete Zylinderraumeinlassventil 34 und die Zylinderraumzulaufleitung 33 mit Fluid befüllt.
Gleichzeitig wird für die zweite Radialkolbenpumpe 11' durch die Drehbewegung der Antriebswelle 14' in Drehrichtung R das Kleinauge 20' des Pleuels 16' in Richtung auf den Zylinder 38' hinbewegt. Die Kraft wird über den Kreuzkopfbolzen 22' auf den Pumpenkolben 30' übertragen, wodurch eine direkte Druckbeaufschlagung des Zylinderraums 32' und damit eine Verdichtung des in dem Zylinderraum 32' befindlichen Fluids er- folgt. In dem Zylinderraum 32' können dabei Drücke von 2000 bar und mehr auftreten. Das komprimierte Fluid wird im An- schluss an den Kompressionshub über die Zylinderraumablauf- leitung 35' und das nun geöffnete Zylinderraumauslassventil 36' ausgestoßen.
Die Radialkolbenpumpen 13, 13' wirken also einander entgegen- gesetzt, indem ein Ansaugen von Fluid im Zylinderraum 32 der ersten Radialkolbenpumpe 11 mit einem gleichzeitigen Ausstoßen von Fluid aus dem Zylinderraum 32' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' einhergeht.
In Bezug auf Figur 1 nimmt der Pumpenkolben 30 der ersten Radialkolbenpumpe 11 nun einen minimalen Abstand zur Antriebswelle 14 ein, während der Pumpenkolben 30' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' einen maximalen Abstand zur Antriebswelle 14 einnimmt.
In einer zweiten Betriebsphase wird für die erste Radialkolbenpumpe 11 durch die Drehbewegung der Antriebswelle 14 in Drehrichtung R das Kleinauge 20 des Pleuels 16 wieder in Richtung auf den Zylinder 38 hinbewegt. Die Kraft wird vom Kreuzkopfbolzen 22 direkt auf den Pumpenkolben 30 übertragen, wodurch eine direkte Druckbeaufschlagung des Zylinderraums 32 und damit eine Verdichtung des in dem Zylinderraum 32 befindlichen Fluids erfolgt. Das komprimierte Fluid wird über die Zylinderraumablaufleitung 35 und das geöffnete Zylinder- raumauslassventil 36 ausgestoßen.
Gleichzeitig wird für die zweite Radialkolbenpumpe 11' durch die Drehbewegung der Antriebswelle 14' um die Drehachse S in eine Drehrichtung R das Kleinauge 20' des Pleuels 16' von dem Zylinder 38' wegbewegt. Über den Kreuzkopfbolzen 22' wird der Kreuzkopf 24' bei dieser Bewegung mitgenommen. Wegen der festen Kopplung zwischen dem Kreuzkopfbolzen 22' und dem Pumpenkolben 30' wird der Pumpenkolben 30' in Richtung der Längsachse Z' des Zylinderraums 32' zur Antriebswelle 14 hin be- wegt .
Durch die Bewegung des Pumpenkolbens 30' wird der Zylinderraum 32' vergrößert und über das als Rückschlagventil ausge- bildete Zylinderraumeinlassventil 34' und die Zylinderraumzulaufleitung 33' mit Fluid befüllt.
In dieser Betriebsphase ist also ein Ausstoßen von Fluid aus dem Zylinderraum 32 der ersten Radialkolbenpumpe 11 mit einem gleichzeitigen Ansaugen von Fluid im Zylinderraum 32' der zweiten Radialkolbenpumpe 11' verbunden.
Handelt es sich bei der Pumpenanordnung aus Radialkolbenpum- pen beispielsweise um eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer
Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit hohem Druck beaufschlagte Fluid zu einem Hochdruckkraftstoffspeicher, dem Common Rail, gelangen. In der ersten Betriebsphase wird Fluid aus dem Zylinderraum 32' der zweiten Radial- kolbenpumpe 11', in der zweiten Betriebsphase wird Fluid aus dem Zylinderraum 32 der ersten Radialkolbenpumpe 11 in Richtung zu dem Common Rail hin ausgestoßen.
Die dargestellte Pumpenanordnung 10 aus den zwei als Einkol- benpumpen aufgebauten Radialkolbenpumpen 11, 11' arbeitet also, wie gezeigt, wie eine Zweikolbenpumpe im Gegentaktbe- trieb. Durch eine entsprechende Aneinanderreihung einer oder mehrerer weiterer als Einkolbenpumpen aufgebauter Radialkolbenpumpen lassen sich so durch drehfeste Kopplung der An- triebswellen und durch starre Kopplung der Pumpengehäuse der Radialkolbenpumpen Pumpenanordnungen aufbauen, die als Dreikolbenpumpe, Vierkolbenpumpe etc. arbeiten können. In entsprechender Weise lassen sich aus als Zweikolbenpumpen aufgebauten Radialkolbenpumpen in einfacher Weise Pumpenanordnun- gen aufbauen, die als Vierkolbenpumpe, Sechskolbenpumpe usw. arbeiten. Genauso kann durch eine entsprechende Kombination geeigneter Radialkolbenpumpen eine Pumpenanordnung mit einer beliebigen Kolbenzahl aufgebaut werden.

Claims

Patentansprüche
1. Pumpenanordnung (10), mit mindestens zwei Radialkolbenpumpen (11, 11'), die aufweisen jeweils - ein eigenes Pumpengehäuse (12, 12'),
- eine in dem Pumpengehäuse (12, 12') drehbar angeordnete Antriebswelle (14, 14'),
- einen Zylinder (38, 38') mit einem Zylinderraum (32, 32') und einer Zylinderlängsachse (Z, Z' ) , und - einen Pumpenkolben (30, 30'), der axial bewegbar in dem Zylinderraum (32, 32') angeordnet ist, wobei der Pumpenkolben (30, 30') mit der Antriebswelle (14, 14') in Wirkverbindung steht, wobei die Antriebswellen (14, 14') drehfest miteinander ge- koppelt sind.
2. Pumpenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Pumpengehäuse (12, 12') der Radialkolbenpumpen (11, 11') mittels einer Gehäusekopplungsvorrichtung (39) starr miteinander ge- koppelt sind.
3. Pumpenanordnung (10) nach Anspruch 2, wobei die Pumpengehäuse (12, 12') jeweils eine Pumpengehäuseausnehmung (41, 41') aufweisen, und die Gehäusekopplungsvorrichtung (39) ei- nen Stift (40a) aufweist, der in den Pumpengehäuseausnehmun- gen (41, 41') angeordnet ist.
4. Pumpenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebswellen (14, 14') miteinander einstückig ausgebildet sind.
5. Pumpenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebswellen (14, 14') jeweils in einem Antriebs- wellenendabschnitt (44, 44') eine Profilstruktur (46, 46') aufweisen, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass die Antriebswellen (14, 14') relativ zueinander drehfest sind.
6. Pumpenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebswellen (14, 14') Antriebswellenkopplungselemente (48) aufweisen, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Antriebswellen (14, 14') relativ zueinander drehfest sind.
7. Pumpenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radialkolbenpumpen (11, 11') jeweils Antriebswellenlager (42, 42') aufweisen, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Antriebswellen (14, 14') jeweils beidseitig in den Antriebswellenlagern (42, 42') gelagert sind.
8. Pumpenanordnung (10) nach Anspruch 7, wobei ein An- triebswellenlager (42) der einen Radialkolbenpumpe (14) und ein Antriebswellenlager (42') der anderen Radialkolbenpumpe (14') miteinander einstückig ausgebildet sind.
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