WO2022238149A1

WO2022238149A1 - Radialkolbenpumpe, insbesondere radialkolbenverdichter

Info

Publication number: WO2022238149A1
Application number: PCT/EP2022/061486
Authority: WO
Inventors: Ulf MÜLLER; Tim Müller; Tony Stein
Original assignee: thyssenkrupp Presta Ilsenburg GmbH; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-11-17
Also published as: EP4337861A1; CN117377825A; DE102021204716A1

Abstract

Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenverdichter, umfassend eine Antriebswelle (1) mit einem Exzenter (11), sowie mindestens eine Kolben-Arbeitsraum-Kombination (2), wobei die Kolben-Arbeitsraum-Kombination (2) einen Arbeitsraum (21) und einen Kolben (22) umfasst, wobei die Radialkolbenpumpe mindestens zwei Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen (2, 2a, 2b,...) umfasst, die sich radial von der Antriebswelle (1) erstrecken, wobei jeder Arbeitsraum (21) mit einem Deckel (23 (a-g)) verschlossen ist, wobei die Radialkolbenpumpe mit einer Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) zur Fixierung sämtlicher Deckel (23 (a-g)) der Radialkolbenpumpe ausgestattet ist.

Description

Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenverdichter

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenverdichter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Radialkolbenpumpe ist ein Element der Fluidtechnik. Bei dieser, auch als Pumpe nach dem Radialkolbenprinzip anzusprechenden, Pumpe sind die Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen im Gegensatz zu einem Axialkolbenverdichter radial und senkrecht zur Antriebswelle angeordnet. Die Förder- bzw. Hubbewegung jedes einzelnen Arbeitskolbens wird durch einen auf der Antriebswelle befindlichen Exzenter hervorgerufen. In der Regel umfasst die Radialkolbenpumpe mehrere Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen, die sich sternförmig und radial von der Antriebswelle erstrecken. Der Radialkolbenpumpe pumpt ein Fluid aus einem Niederdruckraum in einen Hochdruckraum.

Radialkolbenpumpen finden beispielsweise als Verdichter für Kühlmittel in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, insbesondere auch in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, Verwendung. Eine Radialkolbenpumpe kann auch als Radialkolbenverdichter bzw. Kältemittelverdichter nach dem Radialkolbenprinzip angesprochen werden.

In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass ein Deckel kopfseitig des Arbeitsraums angeordnet ist bzw. diesen verschließt. Der Deckel ist entsprechend den im Arbeitsraum vorherrschenden Drücken ausgesetzt und muss entsprechend fixiert werden.

Gemäß dem Stand der Technik wird der Deckel beispielsweise verschraubt. Es ist einsichtig, dass der Montageaufwand nicht unerheblich ist, wenn entsprechend alle Deckel einer Radialkolbenpumpe mit mehreren Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen montiert werden müssen.

In einer Patentanmeldung der Anmelderin wird hier vorgeschlagen, einen gemeinsamen Haltering zur Fixierung aller Deckel der Radialkolbenpumpe zu verwenden. Um einen Abstand des Gehäusebauteiles in radialer Richtung zu dem Haltering zu gewährleisten, ist der innere Durchmesser des Gehäusebauteiles um den Abstand größer auszuführen, als der Außendurchmesser des Halteringes. Dies bedeutet, dass der radiale Bauraum des Gesamtbauteils relativ groß ist. Wenngleich hier bereits eine montagefreundliche Lösung vorgeschlagen wird, so besteht immer noch Verbesserungsbedarf, insbesondere hinsichtlich des benötigten Raumbedarfs.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe eine verbesserte Radialkolbenpumpe vorzuschlagen, insbesondere eine Radialkolbenpumpe vorzuschlagen, die leicht zu montieren ist, aber gleichermaßen tendenziell weniger Raumbedarf aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Radialkolbenpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Radialkolbenpumpe mit einer Gehäusekomponente mit integriertem Haltering zur Fixierung sämtlicher Deckel der Radialkolbenpumpe ausgestattet ist, kann eine sehr raumsparende Radialkolbenpumpe bereitgestellt werden. Mit anderen Worten, wird insbesondere die Funktion des Halteringes zur Fixierung der Deckel in ein separates Gehäusebauteil integriert. Durch die Erfindung wird erreicht, dass nur ein Bauteil die Haltekraft der Deckel übernimmt und gleichzeitig Teil des Gehäuses der Radialkolbenpumpe ist, woraus sich insbesondere eine Bauteilreduzierung und/oder Bauteilvereinfachung ergibt. Vorteil diese Integration ist insbesondere, dass keine Verschraubung des Deckels erfolgen muss, wodurch insbesondere eine Einsparung von Arbeitsschritten, Entfall von Bauteilen zur Fixierung, z.B. Schrauben, Sicherungsringe etc., erreicht werden kann. Ferner kann eine Reduzierung des radialen Bauraums der Gesamtbaugruppe erreicht werden. Die Gehäuseverschraubung kann insbesondere weiter nach innen, d.h. auf einen kleineren Lochkreis gesetzt werden und somit der Außendurchmesser der Gesamtbaugruppe radial verringert werden. Es ist eine Reduzierung des radialen Bauraums mit einem Haltering möglich. Es ergibt sich ein kleinerer druckbeaufschlagter Durchmesser, hierdurch eine kleinere Fläche und hierdurch wiederum eine geringere erforderliche Axialkraft. Hierdurch wird eine kleinere Schraubendimensionierung möglich. Die Verringerung des druckbeaufschlagten Innendurchmessers führt zu einer Verringerung der Druckfläche und dies dann zu einer geringeren Axialkraft. Eine geringere Axialkraft, die die Gehäuseteile auseinanderdrückt, bedeutet eine geringere Betriebskraft für die Gehäuseverschraubung. Ein weniger an Gehäuseverschraubung, resultiert auch daraus, dass ein kleinerer Durchmesser weniger Axialkraft gegenüber einem Haltering bedeutet. Vorteilhafterweise wird auch eine geringere Belastung auf die axiale Verschraubung der Gehäuse, damit einhergehend ggf. Kostenreduzierung durch Verwendung von weniger Schrauben oder Schrauben mit geringerer Festigkeit oder Schrauben mit geringerem Durchmesser erreicht. Zudem ist die druckbeaufschlagte Fläche innerhalb der axialen Dichtflächen, insbesondere in axialer Richtung des Gesamtbauteiles, kleiner. Ein vorteilhafter Nebeneffekt der Erfindung ist die Reduzierung der Gesamtschraubenkraft, insbesondere aufgrund der Reduzierung des radialen Bauraumes verringert sich die druckbeaufschlagte Fläche innerhalb der Gehäusedichtflächen. Eine verringerte Fläche bedeutet bei gleichem Druck eine entsprechend verringerte Kraft.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Radialkolbenpumpe mindestens drei, vorzugsweise acht, Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen umfasst, die sternförmig um die Antriebswelle angeordnet sind. Entsprechend können viele Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen in einer kompakten Radialkolbenpumpe zusammengefasst werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Radialkolbenpumpe mindestens eine weitere Gehäusekomponente, insbesondere ein Flochdruckgehäuse, ein Zylindergehäuse, insbesondere zur Aufnahme der Kolben-Arbeitsraum- Kombinationen, und/oder ein Statorgehäuse, insbesondere zur Aufnahme eines Rotors eines Elektromotors, aufweist, wobei die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering und die weitere bzw. weiteren Gehäusekomponenten das Gehäuse der Radialkolbenpumpe ausbilden. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering und die weiteren Gehäusekomponenten das Gehäuse der Radialkolbenpumpe bilden. Entsprechend komplettieren sich die Gehäusekomponenten zu einem Gesamtgehäuse und einer entsprechend kompakten Radialkolbenpumpe.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering planparallele axiale Dichtflächen aufweist. Durch derart ausgestaltete Dichtflächen kann ein dichter Anschluss zur benachbarten Gehäusekomponente, wie beispielsweise dem Zylindergehäuse, bereitgestellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächen der Dichtflächen der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering mit konzentrischen Rillen, insbesondere mit einer Welligkeit in radialer Richtung, ausgestattet sind. Durch die konzentrische Rille bzw. Rillen kann die Dichtwirkung weiter verbessert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Kontaktflächen an der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering und am Deckel vorgesehen sind, wobei die Kontaktflächen vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering den Deckel am Zylindergehäuse fixieren kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche zum und/oder des jeweiligen Deckels plan oder konkav/konvex ausgebildet ist, wobei die Krümmung des Deckels oder der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering vorzugsweise axial zur Welle des Verdichters und/oder guer dazu verlaufen kann. Durch eine derartige Ausgestaltung der Kontaktflächen kann eine verbesserte Halterung des Deckels durch die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering gewährleistet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Deckel und/oder die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering im Fügedurchmesser, insbesondere im Bereich des Deckels auf dem Zylindergehäuse, eine Überdeckung aufweist, so dass sich ein Pressverband zw. Deckel und gehäuseintegriertem Haltering ergibt. Die Überdeckung, auch als Übermaß anzusprechen, kann zur Erzeugung bzw. Aufrechterhaltung einer Presspassung verwendet werden, indem ein gewisses Maß an Elastizität von der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering ausgenutzt wird. Mit Fügedurchmesser ist der zwischen Deckel und Haltering „gemeinsame“ Durchmesser gemeint, der mit der Auslegung als Übermaßpassung die Funktion der Deckelfixierung gewährleistet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Schraube für die Verbindung aller Gehäuseteile vorgesehen ist. Dadurch wird eine einfache und schnelle, da gleichzeitige Verschraubung aller Gehäusekomponenten miteinander bzw. untereinander ermöglicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering zumindest abschnittsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht. Mit einer derartigen Materialauswahl können auf vorteilhafte Weise die hohen Festigkeitsanforderungen seiner Funktion als Haltering (Flächenpressung zum Deckel) erreicht werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Flächenkontakt zwischen Deckel und der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering vorgesehen ist. Durch einen Flächenkontakt kann eine optimale Kraftübertragung und entsprechend wenig oder geringer punktförmige Belastung erreicht werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering und der Deckel zumindest teilweise miteinander korrespondierende Formen aufweisen. Hierdurch kann ein optimaler Formschluss zwischen der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering und dem bzw. den Deckeln erreicht werden. Eine optimierte Fläche bedeutet bspw. bessere Verteilung der Kräfte und/oder geringere Verformung des Deckels.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering mindestens einen Durchgang für die Gehäuseverschraubung aufweist, wobei der Durchgang für die Gehäuseverschraubung nach innen unterbrochen ist oder als vollumschlossener Durchgang ausgestaltet ist. Während sich die Variante mit dem unterbrochenen Durchgang durch einen geringeren Bauraumbedarf auszeichnet, stellt ein vollumschlossener Durchgang einen guten Abschluss gegen den Innendruck dar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine, vorzugsweise zwei Positioniermittel, insbesondere Positionierbohrung, in der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering vorgesehen sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering stets in einer vorbestimmten Position montiert wird. Darüber hinaus ist die Montage insofern erleichtert, als dass die Winkelposition nicht für jeden Montagevorgang bestimmt werden müsste.

Die hier vorgeschlagene Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenverdichter, kann bevorzugt als Klimakompressor, vorzugsweise mit einem Elektromotor als Antrieb, eingesetzt werden. Bei dem Fluid handelt es sich entsprechend bevorzugt um ein Kältemittel. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine Radialkolbenpumpe mit einem separaten Haltering in einer geschnittenen

Ansicht;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer geschnittenen Ansicht;

Fig. 3 eine Radialkolbenpumpe mit einem separaten Haltering in einer Ansicht von vorne;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer Ansicht von Vorne;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer längsgeschnittenen Ansicht;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer guergeschnittenen Ansicht;

Fig. 7 eine Gehäusekomponente einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;

Fig. 8 eine Gehäusekomponente einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;

Fig. 9 eine Gehäusekomponente einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;

Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs einer Gehäusekomponente gemäß Fig. 8;

Fig. 11 eine schematische Darstellung des Fluidflusses einer erfindungsgemäßen

Radialkolbenpumpe;

Fig. 12 eine schematische Darstellung des Fluidflusses einer erfindungsgemäßen

Radialkolbenpumpe;

Fig. 13 eine schematische Darstellung des Fluidflusses einer erfindungsgemäßen

Radialkolbenpumpe;

Fig. 14 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einer geschnittenen Ansicht.

Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:

L Längsachse

F Fluid

D Bereich

Da_Gehl Außendurchmesser einer Radialkolbenpumpe mit separatem Haltering

Da_Geh2 Außendurchmesser der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe

Di_Geh 1 Innendurchmesser einer Radialkolbenpumpe mit separatem Haltering Di_Geh 2 Innendurchmesser der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe

1 Antriebswelle

2 (a - g) Kolben-Arbeitsraum-Kombination

3 Hochdruckgehäuse

4 Zylindergehäuse

5 Gehäusekomponente mit integriertem Haltering

6 Statorgehäuse

11 Exzenter

21 Arbeitsraum

22 Kolben

23(a - g) Deckel

24 Einlassventil

25 Auslassventil

26 Dichtung

27 Schraube

51 Haltering

52 Dichtfläche

53 Kontaktfläche (an der Gehäusekomponente)

54 Positioniermittel, insbesondere Positionierbohrung

55 Durchgang (für die Gehäuseverschraubung)

231 Kontaktfläche (am Deckel)

241 Fluideinlass

251 Fluidauslass

252 Hochdruckfluidkanal

521 Rille

Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.

Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine" und „der/die/das" auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf" und/oder „aufweisend", wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder" jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.

Zunächst wird auf Fig. 2 und 4 Bezug genommen.

Eine Radialkolbenpumpe umfasst im Wesentlichen eine Antriebswelle 1 mit einem Exzenter 11, sowie mindestens eine Kolben-Arbeitsraum-Kombination 2, die in einem Zylindergehäuse 4 aufgenommen ist. Zur Definition der axialen Richtung ist eine Längsachse L der Antriebswelle 1 in der Fig. 5 eingezeichnet. Die Kolben-Arbeitsraum-Kombination 2 umfasst im Wesentlichen einen Arbeitsraum 21 und einen Kolben 22. Der Arbeitsraum 21 ist kopfseitig bzw. kolbenkopfseitig mit einem Deckel 23 verschlossen.

In der Regel umfasst die Radialkolbenpumpe mindestens zwei Kolben-Arbeitsraum- Kombinationen 2, 2a, 2b, ..., die sich radial von der Antriebswelle 1 erstrecken. Vorzugsweise umfasst die Radialkolbenpumpe mindestens drei, vorzugsweise sechs, Kolben-Arbeitsraum- Kombinationen 2, 2a, 2b, ..., die sich entsprechend sternförmig von der Antriebswelle 1 erstrecken. Entsprechend ist jede Kolben-Arbeitsraum-Kombination 2, 2a, 2b, ... mit einem Deckel 23, 23a, ... versehen. Die Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen 2, 2a, 2b, ... sind vorzugsweise alle in dem Zylindergehäuse 4 aufgenommen.

Ferner ist in dem Deckel 23 bzw. kopfseitig des Arbeitsraumes 21 ein Fluideinlass 241 vorgesehen. Auch ist in dem Arbeitsraum 21, vorzugsweise in der Wandung des Arbeitsraumes 21, ein Fluidauslass 251 vorgesehen. Der Fluideinlass 241 ist mit einem Einlassventil 24 ausgestattet, welches den Fluideinlass 241 wahlweise verschließen oder freigeben kann. Der Fluidauslass 251 ist mit einem Auslassventil 25 ausgestattet, welches den Fluidauslass 251 wahlweise verschließen oder freigeben kann. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Fluideinlass 241 bzw. das Einlassventil 24 in dem Kolben 22, insbesondere dem Kolbenboden, vorgesehen ist. Hier kann beispielsweise auf Fig. 10 verwiesen werden.

Das zu komprimierende Fluid F strömt über den Fluideinlass 241 bzw. das Einlassventil 24 in den Arbeitsraum 21, wird dort durch die Flubbewegung des Kolbens 22 komprimiert und verlässt den Arbeitsraum 21 durch das Auslassventil 25 bzw. den Fluidauslass 251. Hier kann beispielsweise auf die Fig. 11 und 12 zur schematischen Andeutung des Strömungsweges verwiesen werden. Die Ausgestaltung der Ventile, beispielsweise als Federblechventil, ist dem Fachmann hinreichend bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Radialkolbenpumpe mit einem in eine Gehäusekomponente 5 integrierten Haltering 51 für sämtliche Deckel 23, 23a, ... der Kolben- Arbeitsraum-Kombinationen 2, 2a, 2b, ... ausgestattet ist.

Zur Verdeutlichung des Unterschiedes zu einem separaten Haltering sei auf die Fig. 1 und 3 verwiesen, die einen separaten Haltering für sämtliche Deckel der Kolben-Arbeitsraum- Kombinationen zeigt. Durch einen Vergleich der oben genannten Darstellungen, Fig. 1 und 3 einerseits und Fig. 2 und 4 andererseits, zeigt sich die Auswirkung auf den Außendurchmesser der Gesamtbaugruppe. Es wird deutlich, dass bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit gehäuseintegriertem Haltering, vgl. insbesondere Fig. 2 und 4, der Außendurchmesser Da_Geh2 kleiner ist als bei der Variante mit separatem Haltering und dessen Außendurchmesser Da_Gehl, vgl. insbesondere Fig. 1 und 3.

Auch im Hinblick auf den Innendurchmesser der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe ergeben sich Vorteile. So zeigen die Fig. 3 und 4 die Innendurchmesser der Gehäuse beider Varianten, auf die ein Niederdruck p_ND (vgl. insbesondere Fig. 5) wirkt. Es ist zu erkennen, dass neben dem äußeren auch der innere Gehäusedurchmesser der Variante „gehäuseintegrierter Haltering“ Di_Geh 2 kleiner ist als der Durchmesser Di_Geh 1 der Variante „separater Haltering“. Der größere Innendurchmesser bei der Variante „separater Haltering“ bewirkt wiederum, dass die Axialkraft (bei gleichem Druck) größer ist. Eine größere Axialkraft bedeutet eine größere Belastung für die Gehäuseverschraubung, insbesondere eine höhere Betriebskraft für die Schrauben. Als Maßnahme zur Einhaltung der Dichtwirkung, insbesondere axial zwischen den Gehäuseteilen, müsste die Vorspannkraft der Schrauben erhöht, ein Schraubenwerkstoff mit höherer Festigkeit verwendet werden und/oder die Anzahl an Schrauben vergrößert werden. Alle diese Maßnahmen würden zu einer Kostenzunahme führen. Hier bietet die erfindungsgemäße Lösung der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering Vorteile, da hier geringere Innenflächen zu erwarten bzw. möglich sind und entsprechend geringere Kräfte zu erwarten sind.

Insbesondere in der Fig. 5 sind die Gehäusebauteile der Radialkolbenpumpe dargestellt. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Radialkolbenpumpe mindestens eine weitere Gehäusekomponente aufweist, wobei die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 und die weitere bzw. weiteren Gehäusekomponenten das Gehäuse der Radialkolbenpumpe ausbilden. Die hier beispielhaft dargestellte Radialkolbenpumpe besteht gehäuseseitig bevorzugt aus insgesamt vier Gehäusebauteilen, die insbesondere axial miteinander verschraubt sind. Eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe umfasst beispielsweise ein Hochdruckgehäuse 3, das Zylindergehäuse 4, insbesondere zur Aufnahme der Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen (2, 2a, 2b, ...), die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 und ein Statorgehäuse 6, insbesondere zur Aufnahme eines Rotors (nicht dargestellt) eines Elektromotors. Die axiale Verschraubung, vorzugsweise eine Schraubverbindung in axialer Richtung, die alle Gehäuseteile miteinander verbindet, ist vorzugsweise dazu eingerichtet die Dichtwirkung zur Umgebung zwischen den Gehäusebauteilen sicherstellen, vgl. hierzu insbesondere Fig. 5.

Vorzugsweise weist die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering planparallele axiale Dichtflächen 52 auf, um die Dichtheitsanforderungen zu den benachbarten Gehäuseteilen gewährleisten zu können. Vorzugsweise sind die Oberflächen der Dichtflächen 52, zumindest im Bereich D, mit konzentrischen Rillen 521, insbesondere mit einer Welligkeit in radialer Richtung, ausgestattet. Vorzugsweise sind die Rillen 521 im Mikrometerbereich ausgestaltet, insbesondere im Dichtbereich nach außen. Hier kann insbesondere auf Fig. 10 verwiesen werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponenten 3, 4, 5, 6 zur Bildung des Pumpengehäuses miteinander verschraubt werden. Vorzugsweise werden die Gehäusekomponenten gemeinsam mittels einer Schraube 27 verschraubt. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass das Zylindergehäuse 4 einen Flansch 28 oder dgl. aufweist, welcher der Verschraubung mit den weiteren Gehäusekomponenten dient.

Das Zylindergehäuse kann zudem eine Dichtfläche 52 aufweisen.

Bevorzugt können mittels der miteinander verschraubten Gehäuseteile Fluidkanäle der Radialkolbenpumpe, oder zumindest Teilbereiche von Fluidkanälen ausgebildet werden. Ein solcher, zusammengesetzter Kanal ist beispielsweise der Flochdruckkanal 252.

Die Gehäusekomponenten 3 bis 6 können verschiedene Druckbereiche innerhalb der Radialkolbenpumpe oder nach außen hin abgrenzen bzw. abdichten. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente planparallele axiale Dichtflächen aufweist. Durch derart ausgestaltete Dichtflächen kann ein dichter Anschluss zur benachbarten Gehäusekomponente, wie beispielsweise dem Flochdruckgehäuse 7 oder dem Statorgehäuse 8, bereitgestellt werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass ergänzend oder alleinig zwischen den Dichtflächen 52 Dichtungen angeordnet sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächen der Dichtflächen 52 eine oder mehrere geometrische Formen aufweisen, die von einer planen oder annähernd planen Fläche abweichen. So kann es vorgesehen sein, dass zur gezielten Ausbildung von Kontaktflächen oder Linienkontakten wenigstens eine der Dichtflächen 52 eine konkave oder konvexe Form aufweist. So kann beispielsweise eine plane Dichtfläche 52 einer Gehäusekomponente mit der konvexen Oberfläche bzw. Dichtfläche 52 einer anderen Gehäusekomponente zur Anlage und damit zum Abdichten gebracht werden. Durch das Kontaktieren einer planen und einer konvexen Oberfläche, wird vorteilhaft ein definierter Linienkontakt zwischen beiden Oberflächen ausgebildet. Ein solcher Linienkontakt kann vorzugsweise die Funktion einer Dichtung zwischen entsprechenden Komponenten ganz oder zumindest teilweise darstellen. Vorteilhaft kann eine der Oberflächen ein elastisches Verhalten aufweisen, so dass Schwankungen im Abstand der Komponenten zueinander durch die Elastizität kompensiert werden können.

Vorzugsweise sind Kontaktflächen 53 an der Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 und Kontaktflächen 231 am Deckel 23 vorgesehen, wobei die Kontaktflächen vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 den Deckel 23 am Zylindergehäuse 4 fixieren kann, insbesondere axial und/oder radial, demnach also gegen Druck aus dem Arbeitsraum 21.

Weiter vorzugsweise weisen Deckel 23 und die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 im Fügedurchmesser, insbesondere im Bereich des Deckels 23 auf dem Zylindergehäuse 4, eine Überdeckung auf, so dass sich ein Pressverband zwischen Deckel 23 und gehäuseintegriertem Haltering 51 ergibt.

Vorzugsweise ist eine Schraube für die Verbindung aller Gehäuseteile vorgesehen, mit anderen Worten die Gehäuseteile werden mit einer einzigen Schraube verbunden, wie in Fig. 14 als Ausschnitt eines Längsschnitts einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe gezeigt. Bei der Verschraubung aller Gehäusekomponenten mittels einer Schraube ist eine schnelle Montage möglich, da zwischen Verschraubungen entfallen.

Vorteilhaft kann bspw. das Zylindergehäuse 4 und der gehäuseintegrierte Haltering 5 eine vormontierte Baugruppe bzw. eine Modul für die Montage bilden. Das Gehäuseteil 5 mit dem gehäuseintegrierten Haltering 51 fixiert unmittelbar alle Deckel 23 auf dem Zylindergehäuse 4. Die Gehäuseteile oder die vormontierten Module können zueinander ausgerichtet und anschließend mit mindestens einer Schraube 27 miteinander verschraubt werden. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung der Gehäusekomponente 5 als separates Bauteil ergibt, ist die Vormontierbarkeit (ohne Schrauben) einer die Gehäusekomponente 5 und das Zylindergehäuse 4 (vorzugsweise mit Deckel 23 und den Ventilen 24, 25, Kolben und ggf. Dichtungen) umfassenden Baugruppe. Diese Baugruppe kann dann einfacherweise mit den anderen Gehäusekomponenten verschraubt und die Radialkolbenpumpe fertig montiert werden. Ein weiterer Vorteil ist die sich ergebende Modularität. Die Gehäusekomponenten bzw. das Gehäuse der Radialkolbenpumpe kann bspw. mittels Spritz- oder Druckgussverfahren hergestellt werden. Möchte man nun eine Radialkolbenpumpe mit einem anderen Zylinderlayout, z.B. ein anderes Zylindervolumen oder eine andere Zylinderanordnung/-anzahl, ändert sich in der Regel auch der Bauraumbedarf in axialer Richtung der Radialkolbenpumpe. Mittels der individuell angepassten Gehäusekomponente 5 kann beispielsweise auf einen sich ändernden axialen Bauraumbedarf eines derart geänderten Zylindergehäuses 4 reagiert werden. Solange die Kontaktflächen bzw. die Dichtflächen unverändert sind, können die anderen Gehäusekomponenten ohne Änderungen verwendet werden. Somit kann mittels der Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51, eine modulare und/oder in ihrer axialen Baulänge (bzw. Leistungsvermögen) skalierbare Radialkolbenpumpe ausgebildet werden. Die Gehäusekomponente 5 kann auch als Gehäusering oder Spacer verstanden werden. Details hierzu sind insbesondere in der Fig. 14 dargestellt.

Vorzugsweise sollte die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 bezüglich der Winkelposition winkelorientiert zum Zylindergehäuse 4 gefügt werden, damit die Durchgänge für die Gehäuseverschraubung(en) zueinander fluchten und die Schrauben durchgesteckt werden können bzw. die Kontaktflächen 231 bzw. 53 von Deckel 23 zur Haltering 51 korrespondieren. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 und mindestens einem Positioniermittel, insbesondere Positionierbohrung, ausgestattet ist. Das Zylindergehäuse 4 weist entsprechend ein korrespondierendes Positioniermittel, beispielsweise in Form eines Zapfens, auf. Das Positioniermittel 54 der Gehäusekomponente 5 dient insbesondere zur Winkelorientierung des integrierten Halteringes 51 zur Fügevorrichtung. Das Zylindergehäuse sollte im Montage-Nest winkelorientiert fixiert sein, beispielsweise an den Aufspannbutzen oder einer anders gearteten Geometrie. Die automatisierte Montage kann dann die beiden Gehäuseteile in der richtigen Winkellage fügen. Aufgrund der Zuordnung der Kontaktflächen zwischen Deckel 23 und integrierten Haltering 51 ist die Winkelorientierung angeraten.

Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass während der Montage die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 in der richtigen Winkelposition gefügt werden kann, beispielsweise für eine Aufnahme im Greifer des Werkzeugs. Es kann ferner vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 mit einem zweiten Positioniermittel, insbesondere zweiten Positionierbohrung 54, ausgestattet ist. Eine zweite Positionierbohrung, insbesondere mit einem Winkelversatz ungleich 180° zur ersten Positionierbohrung, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn am Haltering 51 beispielsweise einseitig eine Fase oder Rundung an der inneren Ringkante vorhanden ist, die das Fügen des Halteringes 51 erleichtert. Durch die zweite, versetzt angeordnete Positionierbohrung ist immer der winkelrichtige Verbau der Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 gewährleistet.

Die zweite Positionierbohrung kann auf einem anderen Lochkreis als die erste Bohrung sein, mit dem Vorteil, der sicheren Winkelausrichtung, mit dem Vorteil, dass dann auch die Gehäusekomponente 5 nicht falsch herum (180° um die Hochachse gedreht) verbaut werden kann, wenn einseitig zum Fügen eine Fase an ihm vorgesehen ist. Bei einer weiteren Ausgestaltung sind 3 Bohrungen vorgesehen, wobei eine auf einem anderen Radius oder Lochkreis angeordnet ist. Der Vorteil ist wie oben genannt, die eindeutig winkelorientierte und für die Gehäusekomponente richtige Seitenzuordnung.

Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Deckel 23 das bzw. die Einlassventile 24 aufweist.

Vorzugsweise sollte die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 zumindest abschnittsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt sein, mindestens aber der Haltering 51 als solches, damit er die hohen Festigkeitsanforderungen seiner Funktion als Haltering (Flächenpressung zum Deckel) vorteilhaft gerecht wird.

Als Material und/oder Herstellverfahren der Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 kommen alle aus dem Stand der Technik bekannten Materialien bzw. Herstellverfahren, wie Gießen, Dreh bzw. Fräsbearbeitung (grob und fein) in Frage.

Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche des Deckels und/oder der zugeordneten Kontaktfläche der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering plan oder konkav/konvex ausgebildet ist, wobei die Krümmung des Deckels oder der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering axial zur Welle des Verdichters und/oder guer dazu verlaufen kann.

Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Flächenkontakt zwischen Deckel und der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering vorgesehen ist.

Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Ausgleich von Toleranzen zwischen Deckel und der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering vorgesehen ist.

Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Gehäusekomponente mit integriertem Haltering und der Deckel zumindest teilweise miteinander korrespondierende Formen aufweisen.

Mögliche Ausgestaltung der Gehäusekomponente mit integriertem Haltering, insbesondere deren Durchgänge für die Gehäuseverschraubung, sind insbesondere in den Fig. 7 bis 9 dargestellt.

In der Fig. 7 ist beispielsweise eine Variante dargestellt, bei welcher der Durchgang 55 für die Gehäuseverschraubung nach innen unterbrochen ist. Die Position der Durchgänge ist innerhalb des Ringes neben dem Bereich der Deckelanlage angeordnet. Die Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 55 weist vorzugsweise zwei planparallele axiale Anlageflächen auf, die zu den benachbarten Gehäuseteilen die Dichtfläche darstellen. Die Pfeile zeigen beispielhaft die Kontaktstellen zur Anlage am Deckel. Hier sind acht Kontaktstellen vorgesehen, so dass mit der hier dargestellten Gehäusekomponente mit integriertem Haltering entsprechend acht Deckel fixiert werden können. Die hier skizzierte Variante zeichnet sich insbesondere durch einen geringeren Bauraumbedarf aus, insbesondere durch fehlende Umschließung der Schraubendurchgänge /Bohrungen.

In der Fig. 8 ist eine Gehäusekomponente mit integriertem Haltering mit spannungsoptimierter Unterbrechung für die Durchgänge für die Verschraubung dargestellt. Zu illustrativen Zwecken zeigen hier Pfeile beispielhaft auf mögliche Kontaktstellen zur Anlage am Deckel. Die hier skizzierte Variante zeichnet sich insbesondere durch einen geringeren Bauraumbedarf aus, insbesondere durch fehlende Umschließung der Durchgänge.

In der Fig. 9 ist eine Gehäusekomponente 5 mit integriertem Haltering 51 mit vollumschlossenen Durchgängen für die Verschraubung dargestellt. Zu illustrativen Zwecken zeigen hier Pfeile beispielhaft auf mögliche Kontaktstellen zur Anlage am Deckel 23. Die hier skizzierte Variante zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sich kein Druck zwischen Schraube und Schraubenbohrung ausbreitet. D.h. die Schraubenbohrung ist somit schon vom Kältemittel innerhalb des Verdichters abgedichtet. Eine zusätzliche Dichtung z.B. unter dem Schraubenkopf ist grundsätzlich nicht erforderlich.

Insbesondere Figur 14 zeigt die gleichzeitige Verschraubung aller Gehäusekomponenten 3-6. Fig. 14 ist ein Teil eines Längsschnittes durch die Radialkolbenpumpe, der Schnitt ist dabei extra so gelegt (Verlauf angedeutet in Fig. 6) dass die Verschraubung / die Schraube gezeigt wird. Dadurch wird der Deckel 23 und das erforderliche Einlassventil nicht dargestellt. Es ist klar, dass die Schraube die Einlassöffnung nicht verdecken darf. Wie den Figuren entnommen werden kann, ist die Verschraubung vorzugsweise neben den Kontaktflächen zwischen Gehäusekomponente 5 und Deckel 23 vorgesehen, um den radialen Bauraum zu verringern. Prinzipiell ist es denkbar, dass im Statorgehäuse die Geometrien des integrierten Halterings ausgebildet sind und das Statorgehäuse die Funktion der Gehäusekomponente 5 integriert hat. Die Gehäusekomponente 5 kann als eine Art Gehäusescheibe betrachtet werden. Die Bearbeitung der Kontaktflächen kann über die gesamte Länge der Gehäusescheibe erfolgen. Wenn am Statorgehäuse 6 die Funktionen von Gehäusekomponente 5 und damit die Kontaktflächen 53 zum Deckel 23 ausbildet werden, sind die Bearbeitungen aufwändiger und damit teuer.

Claims

Ansprüche

1. Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenverdichter, umfassend

- eine Antriebswelle (1) mit einem Exzenter (11), sowie mindestens eine Kolben- Arbeitsraum-Kombination (2), wobei die Kolben-Arbeitsraum-Kombination (2) einen Arbeitsraum (21) und einen Kolben (22) umfasst, wobei

- die Radialkolbenpumpe mindestens zwei Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen (2, 2a, 2b,

. . .) umfasst, die sich radial von der Antriebswelle (1) erstrecken, wobei jeder Arbeitsraum (21) mit einem Deckel (23 (a-g)) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe mit einer Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) zur

Fixierung sämtlicher Deckel (23 (a-g)) der Radialkolbenpumpe ausgestattet ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe mindestens drei, vorzugsweise acht, Kolben-Arbeitsraum- Kombinationen (2, 2a, 2b, ...) umfasst, die sternförmig um die Antriebswelle (1) angeordnet sind.

3. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe mindestens eine weitere Gehäusekomponente, insbesondere ein Hochdruckgehäuse (3), ein Zylindergehäuse (4), insbesondere zur Aufnahme der Kolben-Arbeitsraum-Kombinationen (2, 2a, 2b, ...), und/oder ein Statorgehäuse (6), insbesondere zur Aufnahme eines Rotors eines Elektromotors, aufweist, wobei die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) und die weitere bzw. weiteren Gehäusekomponenten das Gehäuse der Radialkolbenpumpe ausbilden.

4. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) planparallele axiale Dichtflächen (52) aufweist.

5. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Dichtflächen (52) der Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) mit konzentrischen Rillen (521), insbesondere mit einer Welligkeit in radialer Richtung, ausgestattet sind. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktflächen (53) an der Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) und am Deckel (23) vorgesehen sind, wobei die Kontaktflächen (53) vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) den Deckel am Zylindergehäuse fixieren kann. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (53) zum und/oder des jeweiligen Deckels (23) plan oder konkav/konvex ausgebildet ist, wobei die Krümmung des Deckels (23) oder der Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) vorzugsweise axial zur Antriebswelle (1) der Radialkolbenpumpe und/oder guer dazu verlaufen kann. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (23) und/oder die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) im Fügedurchmesser, insbesondere im Bereich des Deckels (23) auf dem Zylindergehäuse (4), eine Überdeckung aufweist, so dass sich ein Pressverband zwischen Deckel (23) und der Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) ergibt. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schraube für die Verbindung aller Gehäuseteile vorgesehen ist. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) zumindest abschnittsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenkontakt zwischen Deckel (23) und der Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) vorgesehen ist. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) und der Deckel (23) zumindest teilweise miteinander korrespondierende Formen aufweisen Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) mindestens einen Durchgang (55) für die Gehäuseverschraubung aufweist, wobei der Durchgang (55) für die Gehäuseverschraubung nach innen unterbrochen ist oder als vollumschlossener Durchgang für die Verschraubung ausgestaltet ist. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, vorzugsweise zwei Positioniermittel, insbesondere Positionierbohrung (54), in der Gehäusekomponente (5) mit integriertem Haltering (51) vorgesehen sind.